бесплатно рефераты
 

Измерение осаждения загрязнителей из воздуха. Мониторинг кислотных осадков

значительным, но опасность может таиться в самой тенденции роста.

По прогнозам, в 2030 – 2050 гг. среднегодовая температура в мире

может оказаться на 1,5-4,5єC выше нынешней, т.е. на Земле будет

теплее, чем за последние 2 млн. лет. По данным МГЭИК (Международная

группа экспертов по изменению климата), наиболее вероятно, что к

2100 г. станет теплее на 3,5єC. Однако темпы потепления в первой

половине XXI века могут стать в 5-10 раз выше, чем в прошлом

столетии.

3. Последствия потепления для населения и экономики разных стран

могут оказаться различными и иметь как отрицательные, так и

положительные стороны. Обсуждается, что и где возьмет верх. В

глобальном масштабе чрезвычайно высокие темпы изменений, которые

прогнозируются в настоящее время, чреваты трудностями или даже

невозможностью достаточно быстрой адаптации к новым условиям. Так,

может оказаться, что уровень океана поднимется на 0,5-1 м к

середине и на 2 м – к концу XXI века, в результате чего будут

затоплены значительные территории суши. По данным МГЭИК, к 2100 г.

подъем среднего уровня моря может составить 15-95 см, скорее всего

примерно 50 см. Увеличится число метеокатастроф. Все это отразится

на биоте: может резко сократиться видовое разнообразие флоры и

фауны, увеличатся масштабы обезлесивания, начнется необратимое

разрушение экосистем.

Степень неопределенности прогнозов климата очень велика.

Принципиально важные неопределенности связаны со многими причинами,

но одной из наиболее существенных считают нерешенность проблемы

глобального круговорота углерода, особенно в части усвоения

антропогенных выбросов океаном и функционирования биосферы суши как

источника или стока углерода.

Для всех параметров моделей характерен широкий диапазон оценок.

Расхождения результатов вычислений с использованием различных

моделей достигают 300%. Так, подъем уровня океана, который пока

составил 10 см, по одним оценкам, достигнет к середине следующего

столетия 30 см, по другим, – 150 см и даже 2 м.

Существует точка зрения, что парниковый эффект полезен, так как

потепление будет способствовать расцвету сельского хозяйства,

увеличению атмосферных осадков и т.п. Ясно, однако, что последствия

будут различными в разных регионах мира. Для России положительным

считается тот факт, что уже сейчас все реже наблюдаются

продолжительные холодные зимы и среднегодовая температура

возрастает. В этой связи потребность в топливе снизится. В сельском

хозяйстве последствия для России будут неоднозначными. Погодные

аномалии в теплом климате могут стать более продолжительными. За

последние десятилетия содержание водяного пара в приземной

атмосфере возросло на несколько процентов; все реже на территории

РФ происходят засухи. Негативными последствиями считают фактор,

связанный с вечной мерзлотой, которая занимает 60% территории

России. Потепление в этом регионе Сибири приведет к таянию льда, в

результате чего могут разрушиться системы жизнеобеспечения (дороги,

дома и т.п.), приспособленные к нынешнему климату. Более влажный

климат проявится интенсификацией гидрологического цикла,

увеличением осадков, стока рек, повышением уровня воды в водоемах.

Многие районы Сибири превратятся в непроходимые болота.

В целом же последствия глобального потепления плохо предсказуемы,

и прогнозы сильно отличаются для разных регионов. Возможно, что на

севере Европы его не произойдет. Шведские ученые предполагают, что

напротив, здесь и даже южнее – в Испании, Италии, Греции – наступит

резкое похолодание. Многие климатологи предупреждают, что

теплосистема в Мировом океане весьма чувствительна к климатическим

изменениям и глобальное потепление может привести к тому, что

морские потоки пойдут другими путями. Теплая вода Гольфстрима уже

не будет продвигаться так далеко на север, как сейчас. Поэтому

вполне вероятно, что глобальное потепление создаст большие

проблемы.

Повышение температуры в Мировом океане может привести к повышению

скорости ветра в ураганах и возрастанию их разрушительной мощи.

Американские исследователи создали модель будущих ураганов с учетом

глобальной модели климата, которая позволила заключить, что при

увеличении температур в модели всего на 2,2єC скорость ветра в

самых мощных возрастает на 5-12%. Если скорость ветра возрастает на

16 км/ч, то наносимый ураганом ущерб увеличится примерно в два

раза. В то же время может случиться и так, что глобальное

потепление заставит теплое океанское течение Эль-Ниньо, которое как

бы подавляет образование ураганов в Атлантике, чаще проявлять себя

в Тихом океане и ураганы будут зарождаться реже.

Прогнозируемое повышение уровня океана вследствие глобального

потепления наиболее сильно отразится на состоянии прибрежных зон и

вызовет их эволюцию. Развитие может пойти по пути смещения

береговой линии в сторону суши, изменений берегового рельефа под

воздействием гидродинамических процессов, изменения ландшафтов,

условий природопользования, нарушения инфраструктуры и в конечном

итоге привести к экономическим ущербам. Это, однако, не исключает и

определенных выгод.

Трудно предвидеть, что произойдет с живыми организмами в случае

глобального потепления, поскольку их взаимодействия весьма

многообразны и сложны. Так, например, москиты, переносящие

лихорадку денге, гибнут при повышении температуры и в этом случае

должны чаще питаться, что увеличивает риск заболеваемости людей.

Адаптации к изменению климата проявляются по-разному. У

некоторых видов черепах, например, при повышении температуры

окружающей среды появляется больше женских особей. Вполне возможно,

что потепление уже привело к отклонениям в соотношении полов среди

некоторых популяций, что грозит их дальнейшему существованию.

Убывание оледенения в горах вызовет сокращение стока рек, что

породит трудности в сельском хозяйстве и выработке

гидроэлектроэнергии. Подъем уровня океана потребует защиты

побережий и приморских городов. При потеплении увеличится испарение

с поверхности океана и будет выпадать больше атмосферных осадков.

При глобальном потеплении на 1єC количество осадков заметно

возрастет на широтах от 10 до 30є с.ш. к северу от 50є с.ш., в то

время как между 30є и 50є с.ш. количество осадков даже уменьшится.

Если прогнозы о предстоящем потеплении на ближайшие 50 лет

оправдаются, то оно будет происходить в результате комбинации

естественных температурных трендов и парникового эффекта.

Гипотеза парникового эффекта основана на представлениях о высокой

чувствительности термического режима Земли к изменениям

концентрации диоксида углерода в атмосфере с учетом тенденции роста

потребления минерального топлива на ближайшие десятилетия.

§4. Геополитический аспект загрязнения атмосферы.

Геополитика – это политическая концепция, согласно которой

внешняя политика государства определяется в основном

географическими факторами, положением страны. Сейчас термин

«геополитика» употребляется также для обозначения влияния

географических факторов на внешнюю политику государства. Возникает

резонный вопрос: как загрязнение атмосферы связано с географическим

положением государства? Ответ на этот вопрос можно найти очень

быстро, если на карте мира отметить районы, уровень загрязнения

атмосферы в которых особенно велик. Рядом с ними обязательно

найдутся районы с меньшим уровнем загрязнения атмосферы. Нельзя ли

предположить, что загрязнители с территории одного государства из-

за перемещения воздушных масс достигают территории другого

государства и наносят ущерб именно ему?

До этого рассматривалось воздействие загрязнителей на природу и

здоровье граждан того государства, в котором эти загрязнители были

выброшены. При этом не учитывался тот факт, что все границы,

установленные государствами, весьма условны. Загрязнения атмосферы

это касается в наибольшей степени, ведь воздушные массы могут

беспрепятственно перемещаться на тысячи километров. Таким образом,

загрязнители, выброшенные на территории одного государства, могут

оказывать воздействие на природу и граждан другого государства. Так

правительства Норвегии и Швеции заявляют, что выпадение кислотных

осадков на их территории частично обусловлено выбросами

загрязнителей в Великобритании и Северной Европе. Промышленные и

автомобильные выбросы в США неизменно вносят вклад в кислотные

дожди над Канадой, а Канада в свою очередь ответственна за такие

дожди на территории США. Эти обстоятельства, конечно, не могут не

осложнять отношений между странами.

Другим примером влияния атмосферных загрязнителей на отношения

между разными странами является парниковый эффект. Разные страны

делают разный вклад в развитие парникового эффекта, однако, можно

сказать, что на данном этапе его проявления это не имеет

принципиального значения. Но настанет время, когда последствия

парникового эффекта могут сыграть огромную роль в формировании

отношений между государствами. Выше было сказано, что последствия

парникового эффекта для разных стран могут быть самыми различными.

Для России, например, они могут быть положительными, в то время как

для других стран – отрицательными. При этом могут пострадать

страны, вклад которых в парниковый эффект был минимальным. И они,

несомненно, предъявят претензии к другим странам. Если последствия

парникового эффекта будут достаточно серьезными, то некоторые

развивающиеся страны практически лишаться средств к существованию.

У них не останется другого выбора, кроме как под угрозой

развязывания военного конфликта потребовать помощи других стран.

Конечно, все это лишь предположение, однако нельзя не принимать во

внимание возможность подобного.

Из вышесказанного можно заключить, что в данном случае

геополитический аспект загрязнения атмосферы является обоснованием

важности проблемы загрязнения и необходимости принятия мер,

направленных на борьбу с загрязнителями.

§5. Меры по борьбе с загрязнением атмосферы.

В предыдущих главах были рассмотрены основные загрязнители

атмосферы и их влияние на окружающую среду и здоровье человека.

Здесь будут рассмотрены те меры, которые могут быть приняты для

уменьшения поступлений загрязнителей в атмосферу.

Путей уменьшения поступлений загрязнителей в атмосферу очень

много. Все они различаются по своей эффективности и многие из них

находят применение только в определенных отраслях. Далее будут

рассмотрены основные методы уменьшения выбросов загрязнителей в

атмосферу, и к каждому из них будет приведена отрасль, в которой

этот метод может быть эффективен.

Очистка. Целью очистки является уменьшение загрязнителей, которые

поступят в окружающую среду в результате отработки того или иного

процесса. При этом в очистке используется метод удаления

загрязнителей на одной из стадий, присущих данному процессу. В

основном очистка применяется либо к используемому топливу, либо к

образующимся отходам (в рассматриваемом нами случае эти отходы

газообразные). Оба случая способствуют уменьшению выбросов

загрязнителей в атмосферу

Типичным примером очистки топлива является очистка угля,

применяемая на электростанциях и предприятиях, для производства

продукции которых уголь используется в качестве топлива.

В угле сера содержится в двух формах: неорганической и

органической. Неорганическая сера присутствует в виде пиритов, т.е.

сульфидов металлов, в частности сульфида железа, называемого также

железным колчеданом. Органическая сера химически связана с

углеродом природного угля. Для удаления неорганической серы

достаточно специальной промывки угля, проводимой в несколько

этапов. Для удаления органической серы требуется химическая

обработка. Сера в виде пиритов может составлять от 30 до 70% общего

содержания серы в угле, но обычно органическая и неорганичная сера

присутствуют в равных количествах.

Для очистки угля от неорганической серы его предварительно

дробят, чтобы обнажить жильные породы. Затем раздробленный уголь

смешивают с водой в большом резервуаре. Пирит имеет большую

плотность, чем уголь, и потому оседает на дно быстрее; очищенный

уголь собирают в верхней части резервуара. Таким способом можно

обработать за 1 ч 500-1000 т угля. Промывка – один из наиболее

эффективных способов освобождения добытого угля от большей части

содержащихся в нем пиритов.

Химическая очистка угля – это общее название достаточно

разнообразных процессов, направленных на удаление органической

серы, связанной с углеродом угля. Специалистами уже предложено

несколько десятков процессов, причем с помощью некоторых химических

способов удаляют как серу в пиритах, так и часть серы, связанной в

органических соединениях.

Далее будет рассмотрен лишь один из методов, демонстрирующий

сущность процесса химической очистки. Этот метод предполагает

обработку мелко раздробленного угля водой, содержащей гидроксиды

натрия и кальция. После такой обработки при высоких давлении и

температуре уголь очищается от большей части пиритов и половины

органической серы; эти примеси остаются в растворе. Затем уголь

промывают и высушивают, после чего он готов к употреблению.

Описанный метод позволяет превратить дешевый уголь с высоким

содержанием серы в приемлемое топливо для тепловых электростанций,

работающих на угле. Такой уголь можно сжигать в топках без

необходимости затем улавливать двуокись серы из выходящих в дымоход

газов, но чтобы использовать его в крупных масштабах, следует

удешевить этот метод.

Очистка угля от серы является лишь примером того, как можно

очистить топливо от веществ, в последствии загрязняющих атмосферу.

Уголь и любое другое топливо можно очистить практически от любых

примесей. Вопрос заключается в другом: насколько затратна будет эта

очистка и оправдает ли она эти затраты?

В некоторых случаях выгоднее очищать от загрязнителей газы,

образующиеся при горении топлива (точнее будет сказать газы,

образующиеся при осуществление какого-либо процесса – ведь

образование газообразных отходов обусловлено не только сжиганием

топлива), чем само топливо. Для этого применяют газо- и

пароулавливающие установки. В настоящее время их существует 2 типа.

Первый тип установок обеспечивает санитарную очистку выбросов без

последующей утилизации уловленных примесей, количество которых

невелико, но которые даже в малых концентрациях опасны для здоровья

человека. Второй тип предназначен для промышленной очистки выбросов

от больших количеств вредных примесей с последующей их

концентрацией и дальнейшим использованием в качестве исходного

сырья в различных технологических процессах. Установки второго типа

являются составляющими элементами разрабатываемых перспективных

малоотходных и безотходных технологий (об этом см. в разделе

«Безотходные производства»).

Методы очистки промышленных выбросов от газообразных и

парообразных загрязнителей по характеру протекания физико-

химических процессов делят на пять основных групп: промывка

выбросов растворителями примесей (абсорбция); промывка выбросов

растворами реагентов, связывающих примеси химически (хемсорбция);

поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами

(адсорбция); термическая нейтрализация отходящих газов и поглощение

примесей с помощью каталитического превращения.

Метод абсорбции обеспечивает очистку газовых выбросов путем

разделения газовоздушной смеси на составные части за счет

поглощения одной или нескольких вредных примесей (абсорбатов),

содержащихся в этой смеси, жидким поглотителем (абсорбентом) с

образованием раствора.

Для удаления из технологических выбросов таких газов, как аммиак,

хлористый или фтористый водород в качестве жидкого поглотителя

применяется вода. Растворимость этих вредных веществ в воде

составляет сотни граммов на 1 кг воды. Растворимость в воде

сернистого ангидрида или хлора не превышает сотых долей грамма на 1

кг воды, поэтому при обработке газовых примесей, содержащих эти

вредные газы, требуются большие количества воды. В качестве

абсорбентов используются и другие жидкости: раствор сернистой

кислоты для улавливания водяных паров; вязкие масла для улавливания

ароматических углеводородов из коксового газа.

Очищенный газ обычно отводится в атмосферу, а абсорбент,

содержащий вредные растворимые примеси, подвергают регенерации с

целью отделения вредных веществ, после чего возвращают в аппарат

или отводят в качестве отхода.

Метод хемсорбции заключается в поглощении вредных газовых и

паровых примесей, содержащихся в газовых выбросах, твердыми или

жидкими поглотителями с образованием малолетучих или

малорастворимых химических соединений. Применение этого метода

наиболее выгодно при небольших концентрациях вредных примесей в

отходящих газах. Методом хемсорбции осуществляется очистка

газовоздушной смеси от сероводорода с использованием мышьяково-

щелочного, этаноламинового и других растворов. Сероводород при этом

связывается в соответствующей хемсорбенту соли, находящейся в

водном растворе, регенерация которого осуществляется кислородом,

содержащимся в очищенном воздухе, с образованием серы, которая

может быть использована как сырье.

Хемсорбция широко применяется для очистки отходящих газов от

оксидов азота, образующихся при сжигании топлива, выделяющихся из

ванн для травления и в других технологических процессах. Очистка

осуществляется в скрубберах с использованием в качестве хемсорбента

известкового раствора. Эффективность очистки от оксидов азота

составляет 0,17 – 0,86 и от паров кислот – 0,95.

Достоинство методов абсорбции и хемсорбции заключается в

непрерывности ведения технологического процесса и экономичности

очистки больших количеств газовых выбросов. Недостаток –

громоздкость оборудования и необходимость создания систем

жидкостного орошения. В процессе очистки газы подвергаются

охлаждению, что снижает эффективность их рассеяния при отводе в

атмосферу. В процессе работы абсорбционных аппаратов образуется

большое количество отходов, состоящих из смеси пыли, поглощающей

жидкости и вредных примесей, которые подлежат транспортировке и

утилизации, что усложняет и удорожает процесс очистки.

Адсорбционный метод очистки газов основан на поглощении

содержащихся в них вредных примесей поверхностью твердых пористых

тел с ультрамикроскопической структурой, называемых адсорбентами.

Эффективность процесса адсорбции зависит от пористости адсорбента,

скорости и температуры очищаемых газов.

Поглощающая способность адсорбента определяется наличием в его

объеме большого количества пор различного размера: микропоры,

переходные и макропоры. Размеры микропор соизмеримы с молекулами

адсорбируемых вредных примесей и составляют от 5 • 10–10 до 10–9 м.

Размер переходных пор намного больше адсорбируемых молекул и

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6


ИНТЕРЕСНОЕ



© 2009 Все права защищены.