Защита атмосферы

Для защиты атмосферного воздуха от антропогенного загрязнения вредными веществами используют следующие меры:

1. экологизацию технологических процессов;

2. очистку газовых выбросов от вредных примесей;

3. рассеивание газовых выбросов в атмосфере;

4. устройство санитарно-защитных зон.

Экологизация технологических процессов является наиболее эффективной мерой охраны воздушного бассейна от загрязнений. Она заключается, в первую очередь, в создании замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий.

Экологизация технологических процессов предусматривает, в частности, создание непрерывных технологических процессов производства, замену угля и мазута на природный газ, перевод на электропитание возможно большего количества механизмов типа сваебойных агрегатов, компрессоров и др.

Первоочередной проблемой является и создание экологически чистых видов транспорта. В настоящее время ведется активный поиск экологически более чистого топлива, чем бензин. В качестве его заменителей рассматриваются газ, метиловый спирт (метанол) и др. Идеальным видом топлива является водород. Созданы пробные модели автомобилей, работающих на энергии электрических аккумуляторов. Продолжаются работы по созданию автомобилей на солнечных элементах.

К сожалению, нынешний уровень экологизации технологических процессов и внедрения замкнутых технологических циклов недостаточен для полного предотвращения выбросов токсичных веществ в атмосферу. Поэтому на предприятиях используются различные методы очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли, золы, сажи) и токсичных газообразных примесей (NO, NO ₂ , SO ₂ , SO ₃ и др.). Однако, с точки зрения технологий будущего, эти методы не имеют перспектив.

Для очистки выбросов от аэрозолей применяют сухие пылеуловители, предназначенные для грубой механической очистки выбросов от крупной и тяжелой пыли и функционирующие на принципе оседания частиц под действием центробежных сил и сил тяжести. Применяются также и мокрые пылеуловители, работающие по принципу осаждения пыли на поверхности капель. Такие пылеуловители обеспечивают 99% очистки от частиц размером более 2 мкм. Тканевые и зернистые фильтры способны задерживать мелкодисперсные частицы пыли размером до 0,05 мкм. Электрофильтры являются одним из наиболее совершенных способов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли размером до 0,01 мкм при высокой эффективности очистки (99,0 - 99,5%). Принцип работы электрофильтров основан на ионизации пылегазового потока у поверхности коронирующих электродов. Приобретая отрицательный заряд, пылинки движутся к осадительному электроду, на который подается положительный потенциал, и оседают на нем. При встряхивании электродов осажденные частички пыли падают в сборник пыли.

Аналогично, разработаны различные способы очистки отходящих газов от токсичных газообразных примесей. Каталитический метод заключается в поглощении примесей и превращении их в безвредные или менее вредные вещества за счет введения в систему дополнительных катализаторов. Широко используются палладийсодержащие и ванадиевые катализаторы. С их помощью происходит каталитическое досжигание CO до CO ₂ и диоксида серы до оксида. Возможно также восстановление оксидов азота аммиаком до элементарного азота. Одна из разновидностей этого метода - дожигание вредных примесей с помощью газовых горелок (факельное сжигание) широко используется на нефтеперерабатывающих заводах.

Абсорбционный метод основан на поглощении вредных газообразных примесей жидким поглотителем (абсорбентом). В качестве абсорбента используют воду, растворы щелочей, аммиака и др. Устройство, в котором осуществляют процесс абсорбции, называют абсорбером.

Адсорбционный метод позволяет извлекать вредные компоненты из промышленных выбросов с помощью адсорбентов - твердых тел с ультрамикроскопической структурой (активированный уголь, силикагель и др.). Например, на АЭС применяется метод очистки газов из надреакторного пространства путем сорбции радионуклидов на угольных фильтрах.

Рассеивание газовых примесей в атмосфере используют для снижения концентраций вредных примесей до уровня, не превышающего ПДК (предельно допустимая концентрация). Рассеивание пылегазовых выбросов осуществляется с помощью высоких дымовых труб. Рассеивающий эффект возрастает с ростом высоты трубы. Так, на медно-никелевом комбинате в г. Садбери (Канада) высота трубы составляет 407 м. Высотой не менее 100 м характеризуются выбросные трубы на АЭС для рассеивания радиоактивных выбросов. Применение высоких выбросных труб, конечно, не является наилучшим решением проблемы, так как, уменьшая локальное загрязнение в районе соответствующего предприятия, этот метод не снижает остроту проблемы выпадения кислотных дождей в региональном масштабе.

Санитарно-защитной зоной называют полосу, отделяющую источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства. Ширину санитарно-защитных зон устанавливают в зависимости от степени вредности производства и количества выбрасываемых в атмосферу вредных веществ. Обычно она принимается равной от 50 м до 1000 м. Санитарно-защитная зона озеленяется газоустойчивыми породами деревьев и кустарников (белой акацией, канадским тополем, елью и др.). Об эффективности озеленения свидетельствуют следующие данные: хвоя одного гектара елового леса улавливает 32 т пыли, листва букового леса - 68 т.