Сгорание топлива и сжигание мусора создают и разрушают загрязняющие вещества

Сжигание топлива для производ­ства энергии и сжигание мусора — два основных источника загряз­нения атмосферы. Значительная часть энергии производится в наши дни путем сжигания таких органических горючих материа­лов, как уголь, нефть, природный газ, древесина и торф. Нет основа­ний полагать, что эта ситуация заметно изменится в будущем.

В последний годы особое внима­ние в составе газов, образующих­ся при сжигании топлива, при­влекали двуокись углерода СО2, двуокись серы SO2 и различные окислы азота NO_x. Эти окислы со-

Загрязняющие вещества, содержащиеся в сбросах и эмиссиях предприятий черной и цветной металлургии содержат:

• тяжелые металлы (мышьяк, кадмий, медь, свинец, ртуть и др.) от предприятий по переработке руды и различных металлов; частицы, содержащие металлы (окись железа, свинец, цинк, кадмий, хром, никель), от сталелитейных заводов; эти металлы поступают в окружающую среду в виде эмиссии в воду и атмосферу, а также из отвалов пород

• отходящие газы, включающие диоксины, от сталелитейных заводов и предприятий цветной металлургии

• сера от плавильных заводов, использующих сырье, содержащее сульфиды

• устойчивые органические вещества типа ПАУ (полициклические ароматические углеводороды) от коксовых заводов (утечка из печей и при закалке металлов), алюминиевых заводов, предприятий по производству графитовых электродов и т. д.

• масла, применяемые при различных процессах обработки

• окислы азота от коксовых заводов

• биогены от гальванических цехов и в стоках коксохимических предприятий

• окислы серы и азота от предприятий по производству энергии

• прочие химические соединения разного назначения, применяемые
на обрабатывающих предприятиях

Согласно "Northern Europe's Seas — Northern Europe's Environment", — Report to the Nordic Council's International Conference on the Pollution of the Seas, 16—18 October 1989.

ставляют значительную часть за­грязнителей отходящих газов. Двуокись углерода занимает в этом отношении особое положе­ние, поскольку сгорание по сути является процессом, в котором двуокись углерода высвобождает­ся с целью получения энергии. Без эмиссии двуокиси углерода получить энергию невозможно.

Двуокись серы и окислы азота — основные виновники закисления среды. Двуокись серы образуется при сжигании топлива, содержа­щего серу. Чем выше содержание серы в топливе, тем выше кон­центрация двуокиси серы в отхо­дящих газах. Содержание серы в топливе может сильно различать­ся. Уголь и нефть могут содер­жать ее в значительных количе­ствах (например, польский уголь содержит примерно 1 % серы, а в иных сортах нефти содержание серы может достигать 3 %), тогда как природный газ практически не содержит серы. Окислы азота образуются из азота, находящего­ся в топливе, главным образом за счет реакций между кислородом и азотом, присутствующим в воз­духе. В результате химических реакций в атмосфере окислы серы и азота превращаются соот­ветственно в серную (H2SO4) и азотную (HNO3) кислоту, как по­казано на рис. 5. В процессе кон­денсации образуются капли рас­твора серной кислоты, которые вымываются из атмосферы осад­ками. В растворенной форме сер­ная кислота образует отрицатель­но заряженные сульфат-ионы

SO4² и положительно заряженные ионы водорода Н⁺. Азотная кис­лота может встречаться и в газо­образной, и в жидкой форме. Она может осаждаться как таковая („сухая" HNO3) или вымываться дождем в виде отрицательно за­ряженных нитрат-ионов NO3 и по­ложительно заряженных ионов водорода.

Благодаря высокой буферной спо­собности воды Балтийского моря никаких явных эффектов закис­ления не наблюдается. Однако во многих озерах закисление приоб­ретает значительные масштабы. Возникают и вторичные пробле­мы. При выпадении кислотных дождей на водосборе из почвы могут высвобождаться такие ме­таллы, как медь, цинк, свинец, кадмий и алюминий, а реки будут

уносить их в море. Чем ниже бу­ферная способность почв и водо­токов, тем скорее проявится эф­фект закисления.

Помимо двуокиси серы и окислов азота в процессе сгорания возни­кают и высвобождаются различ­ные органические соединения и тяжелые металлы, прежде всего полиароматические углеводоро­ды (ПАУ), хлорированные орга­нические соединения (например, диоксины) и ртуть (см. рис. 6).

Количество органических загряз­нителей и тяжелых металлов в отходящих газах зависит от трех факторов:

1. вида топлива,

2. метода сжигания,

3. эффективности системы газоочистки.

Теоретически любые виды топли­ва можно сжечь так, что никаких вредных побочных веществ не по­явится. Вопрос состоит лишь в том, чтобы подобрать правильные условия сгорания и методы очистки. В то же время верно и обратное утверждение: даже самое чистое органическое топли­во (природный газ) может давать значительное количество вред­ных побочных продуктов, если условия сжигания не адекватны. Это проблема прежде всего эконо­мического, а не технического по­рядка.

Органические побочные продук­ты образуются при неполном сго­рании. Только когда температура в устройстве для сжигания топли­ва повысится до 1000 °С и больше, органические компоненты топли­ва будут разрушаться до безвред­ных составляющих. Однако таких температур достичь в боль­шинстве небольших уствойств не­возможно.

Полиароматические углеводоро­ды (ПАУ) относятся к наиболее важным органическим побочным продуктам, образующимся при неполном сгорании органическо­го топлива. ПАУ могут появлять­ся в газообразной форме, а также сорбироваться на частицах.В воде они обычно скапливаются на час­тицах и поэтому легко уносятся сточными водами. ПАУ образу­ются в основном при сжигании дров в небольших установках, на­пример домашних печах, в сау­нах и т. д. Их содержание в отхо­дящих газах, как правило, нахо­дится в пределах мкг/м³ (1 мкг =

= 10~⁶ г). На крупных установках, например на электростанциях, эмиссиями ПАУ теперь можно управлять благодаря усовершен­ствованным методам сжигания и эффективным системам очистки.

Хлорированные органические побочные продукты образуются при неполном сгорании материа­лов, содержащих хлор. Бытовые твердые отходы (типа пленок на основе поливинилхлорида), отхо­ды больниц и химические отхо­ды — основные источники таких эмиссий. Концентрации хлориро­ванных соединений в отходящих газах обычно имеют порядок нг/м3, т. е. на три порядка мень­ше, чем в случае эмиссий ПАУ.Многие топлива содержат значи­тельное количество тяжелых ме­таллов в качестве естественных компонентов. К счастью, боль­шинство металлов легко адсорби­руется золой, остающейся после сгорания, и поэтому может пере­хватываться очистными система­ми (фильтрами) в топке. При ис­пользовании современных уста­новок в атмосферу высвобождает­ся менее 1 % тяжелых металлов, присутствующих в отходящих газах.

Дата добавления: 2015-08-05