Воздействие промышленных объектов Москвы на городскую среду

Из всех составных частей биосферы для нормальной жизнедеятельности человека, прежде всего, нужен воздух. Без еды человек может прожить до пяти дней, без воздуха не более пяти минут. Жизнь начинается с дыхания и заканчивается с его прекращением.

Наружный воздух у поверхности земли содержит по объёму: 78,08 % азота; 20,95 % кислорода; 0,94 % инертных газов и 0,03 % углекислого газа. Часто воздух у поверхности земли имеет различные примеси, особенно в городах: там он содержит более 40 ингредиентов, чуждых воздушной природной среде. Внутренний воздух в жилищах, как правило, имеет повышенное содержание углекислого газа, а внутренний воздух производственных помещений обычно содержит примеси, характер которых определяется технологией производства.

Среди газов выделяется водяной пар, который попадает в атмосферу в результате испарений с земли. С высотой его количество очень быстро уменьшается. Дело в том, что количество водяного пара зависит от температуры воздуха: чем она ниже, тем пара меньше, а с высотой температура воздуха понижается.

Атмосфера содержит много пыли, которая попадает туда с поверхности земли и частично из космоса. При сильных волнениях ветры подхватывают водяные брызги из морей и океанов. Так попадают в атмосферу из воды частицы соли. В результате извержения вулканов, лесных пожаров, работы промышленных объектов и т. д. воздух загрязняется продуктами неполного сгорания. Больше всего пыли и других примесей в приземном слое воздуха. Все эти мельчайшие примеси влияют на цвет неба.

В результате происходящего на Земле фотосинтеза растительность ежегодно образует 100 млрд. т органических веществ, усваивая при этом около 200 млрд. т углекислого газа и выделяя во внешнюю среду около 145 млрд. т свободного кислорода.

В процессе своей жизнедеятельности человек, так или иначе, вмешивается в природу и изменяет её. Таким образом, сохранение природы в первозданном виде там, где живёт человек, практически невозможно.

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества.

Воздушная среда может быть наружной, в которой большинство людей проводят меньшую часть времени (до 10 -15%), внутренней производственной (в ней человек проводит до 25-30 % своего времени) и внутренней жилой, где люди пребывают большую часть времени (до 60 - 70 % и более).

Проанализировав все данные бесспорные факты, я решил, попытаться как можно детальнее изучить воздух моего города. Для этого я сформулировал следующие цели:

1. Оценить современное состояние атмосферы в России.

2. Определить круг проблем воздушного бассейна Москвы, Подмосковья, Реутова.

3. Адаптировать и внедрить методики по исследованию состояния воздуха.

В результате наших поисков мы нашли достаточно много данных по загрязнению воздуха, как в нашей стране, так и в Москве.

Мной были найдены методики для школьной лаборатории по определению загрязненности воздуха, эти методики мы и использовали в своих исследованиях.

Все теоретические данные и то, что было получено в ходе экспериментов, мы представляем в данной работе.

Общий взгляд на проблемы атмосферы.

Загрязнение атмосферы – это привнесение в атмосферу или образование в ней физико-химических соединений, агентов или веществ, обусловленное как природными, так и антропогенными факторами.

Среди проблем охраны окружающей природной среды проблема охраны атмосферного воздуха занимает особое место. Это обуславливается несколькими причинами. Во-первых, исключительной важностью атмосферного воздуха для всего живого на Земле. Во-вторых, высокой чувствительностью атмосферы к антропогенным воздействиям и огромной подвижностью воздушных масс, с которыми могут переноситься вредные примеси.

Главными по интенсивности антропогенными воздействиями на атмосферу являются:

1. выброс огромного количества различных антропогенных веществ в атмосферу

2. прямой нагрев и изменение радиоактивных характеристик атмосферы

Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы.

Источники загрязнения многочисленны и разнообразны. Различают естественное и антропогенное загрязнение атмосферы. Естественное загрязнение возникает, как правило, в результате природных процессов вне всякого влияния человека. А антропогенное - в результате деятельности людей.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. В результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы образуются другие вторичные признаки.

В последние десятилетия в связи с быстрым развитием автотранспорта и авиации существенно увеличилась доля выбросов, поступающих в атмосферу от подвижных источников: грузовых и легковых автомобилей, тракторов, тепловозов и самолётов.

Причины появления в атмосфере некоторых примесей.

Примесь Причины появления

Диоксид углерода Разложение органического вещества, выделение океанами, сжигание топлива

Монооксид углерода Разложение органического вещества, промышленные процессы, сжигание топлива

Метан Разложение органического вещества, утечка природного газа, рисовые поля

Электрические разряды, работа двигателей внутреннего сгорания, сжигание

Монооксид азота органического вещества, фотохимический смог

Озон Электрические разряды, диффузия из стратосферы, фотохимический смог

Вулканические газы, лесные пожары, бактериальная деятельность, выделение

Диоксид серы океанами, сжигание топлива, промышленные процессы

Воздействие различных промышленных объектов Москвы на состояние городской среды.

1)Предприятия «Мосэнерго» и «Мостеплоэнерго».

Система централизованного теплоснабжения города охватывает 99 % потребителей. Практически всё оно осуществляется двумя организациями: АО «Мосэнерго» и МГП «Мостеплоэнерго», а электроснабжение полностью АО «Мосэнерго».

Предприятия АО «Мосэнерго» вырабатывают тепловую и электрическую энергию. Основным видом топлива для всех ТЭЦ города является газ, резервным - мазут.

Количество выбросов загрязняющих веществ этими предприятиями в последние годы постоянно снижается. Это во многом поддерживалось и поддерживается благодаря «Программе экологических мероприятий на действующих энергетических объектах АО «Мосэнерго» и МГП «Мостеплоэнерго» на период до 2010 года» и «Комплексной экологической программе Москвы на период до 2005 года» (КЭП).

2)Московский нефтеперерабатывающий завод (МНПЗ).

МНПЗ является заводом топливного профиля со схемой глубокой переработки нефти. Переработка нефти и нефтепродуктов осуществляется по непрерывным технологиям в герметичных аппаратах.

На МНПЗ ежегодно реализуются мероприятия по охране атмосферного воздуха, что позволяет значительно снизить выбросы загрязняющих веществ. Посты контроля оснащаются приборами для круглосуточного измерения CH,H2S,NOx,CO,SO2 с интервалом 20 мин. В 2000 году реализирован проект модернизации топливной системы завода с целью стабилизации давления, уменьшения периодических сбросов в факельную систему и снижения потребления жидкого топлива. Реализация этих мероприятий позволила сократить выбросы загрязняющих веществ (ЗВ) более чем на 3000 т в год.

Контроль за выбросами ЗВ в атмосферу осуществляется согласно плану-графику контроля. Анализ протоколов измерений концентрации ЗВ на выходе из источников выбросов, в том числе с использованием данных мониторинга, превышения показателей выбросов по сравнению с данными проекта нормативов ПВД не выявлены.

Работы по выполнению мероприятий по достижению нормативов ПВД, которые, кстати, позволили уменьшить выбросы ЗВ на 1633,16 т в год, выполняются в согласованные сроки.

Контроль концентрации ЗВ в атмосферном воздухе на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) предприятия проводится регулярно (4 раза в месяц). Общая концентрация ЗВ в СЗЗ завода не превышает допустимой предельной нормы ПДК (5 мг/м³).

3)Выполнение КЭП Москвы по охране воздушного бассейна на объектах теплоэнергетики.

Основной задачей всех мероприятий по данному направлению реализации КЭП Москвы является сокращение и стабилизация выбросов в атмосферу города от стационарных объектов.

а) АООТ «Мосэнерго». Внедрение на предприятиях схем эмульгирования мазута (на ГЭС-1,ТЭЦ-8,11,21,23,25,26), ступенчатого сжигания газообразного топлива, рециркуляция дымовых газов и замена горелок на котлоагрегатах позволило снизить выбросы оксида азота в атмосферу города на данных предприятиях в среднем на 20-30%. Замена электрофильтров на трёх энергоблоках ТЭЦ-22 позволила повысить КПД очистки по взвешенным частицам до 99,8%. Внедрение на энергоблоке №1 ТЭЦ-27 новейшей каталитической установки позволило снизить выбросы оксида азота на 70%. Тем не менее выбросы от остальных предприятий не только не снижены, но даже увеличиваются, что в целом приводит к совсем иной картине.

АООТ «Мосэнерго» не выполнены позиции программы, предусматривающие использование в зимнее время на объектах теплоэнергетики только малосернистых сортов мазута, с чем связано практическое отсутствие положительного эффекта по выбросам сернистого ангидрида и пятиоксиванадия.

б) МГП «Мостеплоэнерго». Проводимые работы на РТС и КТС по замене горелок на всех котлах ПТМВ обеспечило снижение вредных выбросов на 25-35%. За отчётный период выведено из эксплуатации 16 котельных и реконструировано 5, что снизило объёмы выбросов на 43 т в год.

Наибольшие финансовые вложения были направлены на мероприятия по снижению выбросов от объектов энергетики в основном за счёт собственных средств предприятий.

4)Воздействие объектов промышленно-производственной базы на состояние атмосферного воздуха.

Анализ качественного и количественного состава поступающих в атмосферу ЗВ показывает, что 96% от суммарных выбросов составляют выбросы оксидов углерода, азота, углеводородов, диоксида серы, взвешенных веществ и летучих органических соединений.

К основным загрязнителям, после автотранспорта, относятся предприятия и объекты теплоэнергетики на долю которых приходится 61,8% выбросов и МНПЗ-29%, остальные-15,3% выбросов – приходятся на 3,5 тыс. учтённых промышленно-производственных предприятий.

а) Люблинский литейно-механический завод (ЛЛМЗ). Основная продукция его - производство запасных частей для подвижного состава железнодорожного транспорта.

Санитарно-защитная зона соответствует санитарным нормам и составляет 500 м. Контроль за состоянием загрязнения на границе ССЗ проводится регулярно. Результаты контроля подтверждают улучшение состояния атмосферного воздуха в микрорайоне. Так, превышения ПДВ по оксидам азота составляют естественный фон, остальные энгридиенты находятся в пределах ПДВ или вообще не обнаруживаются, за исключением отдельных проб по пыли (до 1,75ПДВ).

б) АО ММЗ «Серп и Молот». Он специализируется по производству качественной стали и прокатной продукции.

На предприятии в эксплуатации 76 газоочистных установок (ГОУ), при проверке которых было выявлено 6 установок работающих с пониженной эффективностью,2 установки вообще отключены от работающего технологического оборудования.

Граница ССЗ предприятия не соответствует санитарным нормам. Измерения концентраций ЗВ на границе ССЗ осуществляет аттестованная заводская лаборатория, которая из 428 отборов проб воздуха выявила незначительное превышение ПДК, не выходящие за пределы существующих фоновых концентраций.

в) АООТ Карачаровский механический завод – специализируется на выпуске лифтов и башенных кранов.

На предприятии в эксплуатации находится 83 установки очистки газа. Из 412 т/год выделяемых ЗВ улавливается и утилизируется 95 т/год.

Санитарно-защитная зона должна быть 300 м, фактически же её размеры составляют 100 м.

г) ОАО Московский шинный завод – специализируется на производстве резиновых смесей и изготовлению из них шин.

СЗЗ по нормам должна быть не менее 300 м, а фактически удалённость жилых домов от ближайшего источника загрязнения завода составляет 220 м. Измерения ЗВ на границе СЗЗ проводятся аккредитированной заводской лабораторией по согласованному графику.

д) Курьяновская станция аэрации МГП «Мосводоканал» - Специализируется на очистке и обезвреживании сточных вод Москвы.

Имеющиеся 10 ГОУ позволяют улавливать 3,8 ЗВ в год.

Санитарно-защитная зона предприятия составляет 500 м и не соответствует установленным нормативам, тем не менее, превышений ПДК ЗВ на границе СЗЗ при измерении не выявлено.

Последнее время количество выбросов ЗВ от остальных предприятий постоянно снижается. В основном, это связано с сокращением объёмов производства и выполнением природоохранных мероприятий и контролем за соблюдением требований природоохранного законодательства. Однако это не всегда так, многие небольшие и малые производственные структуры не подают сведения о выбросах в атмосферу и, следовательно, не учитываются как источники загрязнения. Аналогично обстоит дело и с арендаторами и субарендаторами площадей на производственных объектах города. Данный вопрос своего нормативно-правового и законодательного решения.

5)Реализация мероприятий по снижению загрязнения атмосферного воздуха на промышленно-производственных объектах города.

Защита воздушного бассейна от выбросов ЗВ, выделяемых технологическим оборудованием в процессе производства, осуществляется по двум основным направлениям:

- в местах образования загрязнения – то есть за счёт совершенствования самого технологического процесса и технологического оборудования;

- по пути отведения ЗВ от места образования до выброса в атмосферу, т. е. за счёт установки газопылеулавливающих устройств.

Первое направление наиболее эффективно, однако оно связано с внедрением новых технологических процессов, а это в свою очередь, связано с инвестиционным процессом. В законодательном и нормативно-правовом отношении, как обязательный элемент инвестиционного процесса, этот вопрос не решён и, следовательно, открыта дорога для предпринимателя и инвестора по внедрению устаревших технологий на производственный рынок города, как и России в целом. Примеров оптимального, с точки зрения природоохранной деятельности, внедрения технологических процессов в промышленно-производственной сфере города пока привести не удаётся.

Второе направление – осуществление санитарно-техничесиких мероприятий за счёт оснащения технологического оборудования на тракте отведения выбросов ГОУ осуществляется в настоящее время.

Анализ технического состояния ГОУ показывает, что 25% неисправностей возникают вследствие длительной эксплуатации без проведения планово-предупредительных и капитальных ремонтов, и около 10% неисправностей вызваны неправильной эксплуатацией и использования их не по назначению.

Основными причинами низкой оснащённости ГОУ и их неисправностей являются: отсутствие финансирования воздухоохранных работ, ликвидация на предприятиях ремонтных подразделений или уменьшение их численности, снижение квалификации персонала эксплуатирующего и обслуживающего установки очистки газа.

Химическое загрязнение атмосферы.

а) Основные загрязняющие вещества.

Загрязнения переносятся по воздуху от источников появления к местам их разрушающего воздействия; в атмосфере они могут претерпевать изменения, включая химические превращения одних загрязнений в другие, ещё более опасные вещества.

Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие :

1)Оксид углерода (СО).

Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твёрдых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Оксид углерода способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

2)Сернистый ангидрид (SO2).

Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд. Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах.

3)Серный ангидрид (SO3).

Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Металлургические предприятия цветной и чёрной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

4)Сероводород и сероуглерод (H2S и CS2).

Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.

5)Окислы азота.

Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шёлк, целлулоид.

6)Соединения фтора.

Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Соединения характеризуются токсическим эффектом.

7)Соединения хлора.

Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжёлых металлов и ядовитых газов.

б) Аэрозольное загрязнение атмосферы.

Аэрозоли - это твёрдые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твёрдые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твёрдых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже:

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН Т /ГОД

1. Сжигание каменного угля 93,600

2. Выплавка чугуна 20,210

3. Выплавка меди (без очистки) 6,230

4. Выплавка цинка 0,180

5. Выплавка олова (без очистки) 0,004

6. Выплавка свинца 0,130

7. Производство цемента 53,370

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов : железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Производство цемента и других строительных материалов, также является источником загрязнения атмосферы пылью. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды. Они подвергаются различном превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями - после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц.

в) Контроль за выбросами загрязнений в атмосферу (ПДК).

Для контроля за содержанием в атмосфере различных антропогенных выбросов, их содержания в воздухе нужны вполне определенные стандартизированные экологические нормативы, поэтому и было введено понятие о предельно допустимой концентрации. Величины ПДК для воздуха измеряются в мг/м3. Предельно допустимая концентрация вредных веществ – это максимальная концентрация вредного вещества, которая за определенное время воздействия не влияет на здоровье человека и его потомство, а также на компоненты экосистемы и природное сообщество в целом.

Предельной концентрацией для рабочей зоны считают такую концентрацию вредного вещества, которая при ежедневной работе в течение всего рабочего периода не может вызвать заболевания в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

В нашей стране нормативы предельно допустимой концентрации разрабатываются и утверждаются органами санитарно-эпидемиологической службы и государственными органами в области охраны окружающей среды. Нормативы качества окружающей среды являются едиными для всей территории РФ. С учетом природноклиматических особенностей, а также повышенной социальной ценности отдельных территорий для них могут быть установлены нормативы предельно допустимой концентрации, отражающие особые условия.

При одновременном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ однонаправленного действия сумма отношений их концентраций к ПДК не должна превышать единицу, однако это выполняется далеко не всегда. По некоторым оценкам, 67% населения России живут в регионах, где содержание вредных веществ в воздухе выше установленной предельно допустимой концентрации. В 2000 содержание вредных веществ в атмосфере в 40 городах с суммарным населением около 23 млн. человек время от времени превышало предельно допустимую концентрацию более чем в десять раз.

Химические методы оценки качества окружающей среды очень важны, однако они не дают прямой информации о биологической опасности загрязняющих веществ – это задача биологических методов. Предельно допустимые концентрации являются определенными нормами щадящего воздействия загрязняющих веществ на здоровье человека и природную среду.

Последствия загрязнения атмосферы.

Антропогенные загрязнители атмосферы и связанные с ними изменения.

Основные газовые примеси в атмосферном воздухе

Антропогенные изменения в атмосфере

Кислород Монооксид Диоксид углерода Метан Монооксид и диоксид азота углерода