САМООЧИЩЕНИЕ ВОЗДУХА

В природе происходит самоочищение воздушной среды за счет следующих факторов:

1) разбавление (прямо пропорционально квадра­ту расстояния);

2) седиментация (крупные частицы оседают ближе, мелкие — дальше от источника выбросов);

3) извлечение атмосферными осадками;

4) извлечение зелеными насаждениями;

5) химические процессы нейтрализации.

Седиментации подвергаются главным образом твердые загрязнения.

Для разбавления и седиментации большое значе­ние имеют скорость и направление ветра, а также ве­личина взвешенных частиц. Так, при скорости ветра 2 м/с и при выбросах из трубы высотой 45 м частицы величиной 10 микрон оседают в радиусе 10 км, а ве­личиной 2 микрона — в радиусе 300 км.

Атмосферные осадки играют большую роль в из­влечении загрязнений из воздуха. Они вымывают из воздуха не только твердые частицы, но и значитель­ную часть газообразных. Известно, что после сильно­го дождя первоначальные концентрации загрязнений в воздухе восстанавливаются лишь через 12 часов.

Большую роль в самоочищении воздушной среды играют зеленые насаждения. Они не только механи­чески задерживают пыль, но и поглощают некоторые газообразные примеси.

Однако процессы самоочищения протекают сравнительно медленно и при современном интенсив­ном загрязнении не могут обеспечить достаточную эффективность. Поэтому требуются дополнительные меры по охране чистоты атмосферного воздуха. Эти меры можно разделить на следующие группы:

1. Планировочные.

2. Технологические.

3. Санитарно-технические.

Планировочные мероприятия включают в себя борьбу с почвенной пылью (благоустройство дорог, озеленение, обводнение), правильную планировку городов (с учетом "розы ветров"), соблюдение сани-тарно-защитных зон. В зависимости от количества и степени вредности выбросов в атмосферу все пред­приятия разделяют на 5 классов. В соответствии с этим существует 5 санитарно-защитных зон:

1) -1000м

2) -500м

3) -300м

4) -100м

5) -50м

К планировочным мероприятиям следует отнести также ликвидацию домовых котельных, а также ук­рупнение отопительных систем и вывод энергетичес­ких установок, обслуживающих их, за пределы жилой зоны, увеличение количества зеленых насаждений.

В качестве технологических мероприятий следует назвать:

1) усовершенствование сгорания топлива;

2) обогащение углей;

3) замена одного вида топлива другим (газифика­ция, электрификация);

4) увеличение эффективности разбавления (высо­кие трубы).

Из технологических мероприятий наиболее эф­фективными и перспективными следует считать заме­ну одного вида топлива на другой, а также изменение энергетических установок. В частности, наиболее эф­фективными, с экологической точки зрения, являют­ся электрические двигатели. Однако на пути эффек­тивного и массового их использования стоят некото­рые технические трудности, пока не позволяющие широко использовать такие двигатели (например, в автомобилестроении).

Усовершенствования сгорания топлива можно добиться более интенсивной аэрацией энергетичес­ких установок, а также большей степенью дисперс­ности топлива. При этом достигается более хороший контакт топлива с кислородом воздуха.

К санитарно-техническим устройствам относят уст­ройство различных пыле-, золо-, газоулавливателей. К таким очистным устройствам, устанавливаемым обычно в трубах на пути выбросов в атмосферу, от­носят следующие:

— циклоны (улавливают до 50 % пыли);

— мультициклоны (улавливают до 65-70 % пыли);

— мокрые скрубберы (улавливают до 90 % пыли и до 30 % газов);

— тканевые фильтры;

— электрические фильтры (улавливают до 96-98 % пыли).

Комбинированными методами удается задержать на пути выбросов до 99 % пылевых загрязнений.

Для уменьшения загрязнения воздуха выбросами автомобильного транспорта рекомендуется строи­тельство подземных (или надземных) пешеходных переходов, разноуровневых транспортных развязок и т. д. Благодаря благоустройству дорог повысится скорость движения автомобилей и уменьшится необ­ходимость их остановки. А это, в свою очередь, при­ведет к уменьшению количества выхлопных газов, так как наибольшее количество газов выбрасывается автомобилями в момент наибольшей нагрузки двига­теля (т. е. в тот период, когда автомобиль трогается с места). Кроме того, в настоящее время созданы и ин­тенсивно внедряются в практику каталитические ней­трализаторы токсических компонентов в автомобиль­ных выбросах. В частности, такие нейтрализаторы производят досжигание окиси углерода в выхлопных газах до менее токсичной двуокиси углерода. Естест­венно, что проводится интенсивная работа по пере­воду двигателей внутреннего сгорания на более чис­тые энергетические установки (с экологической точ­ки зрения). Наибольший экологический эффект бу­дет получен при переводе автомобилей на электри­ческие двигатели —создание электромобилей. В этом отношении имеются определенные успехи: опытные образцы электромобилей уже созданы и проходят ис­пытания. Однако до массового их производства в про­мышленном масштабе еще далеко.

Как видно из вышеизложенного, эффективность мероприятий по охране атмосферного воздуха от за­грязнений довольно велика. Проблема заключается в том, что осуществление этих мероприятий требует значительных капиталовложений. В частности, уст­ройство и обслуживание наиболее эффективных из очистных сооружений — электрических фильтров — стоит очень дорого. Несмотря на это, многие меро­приятия осуществляются, они жизненно важны и за­креплены государственными законодательными акта­ми. В соответствии с этими законодательными акта­ми производится строительство заводов, выпускаю-щих'очистные сооружения, разрешается или запре­щается строительство и эксплуатация производств, оказывающих влияние на состояние атмосферы, ус­танавливаются нормативные ограничения в планиро­вочном аспекте и т.д.

В частности, в нашей стране существует Закон об охране атмосферного воздуха, согласно которому регламентируются правила планировки и строитель­ства населенных мест и промышленных предприятий, установка очистных сооружений, контроль за выпол­нением охранных мероприятий, финансирование этих вопросов и законодательная ответственность за на­рушение правил и мер по охране чистоты атмосфер­ного воздуха.

Лекция №4

Солнечная радиация и причины ее изменений. Биологическое действие солнечной радиации на окружающую среду и здоровье человека. Применение ультрафиолетового излучения в профилактических целях.

Солнце — самая близкая к нам звезда — цент­ральное тело нашей системы. Астрономы считают со­лнце красной карликовой звездой пятой величины. Тем не менее, условия жизни на Земле определяются исключительно энергией, получаемой от Солнца.

Диаметр Солнца составляет 1390000 км, т.е. в 109 раз больше Земли. Площадь поверхности Солнца в 12000 раз больше площади Земли. Среднее расстоя­ние Земли от Солнца немного меньше 150 млн. км. Давление в центре Солнца достигает 10 млрд. атмо­сфер, а температура — 26 млн. градусов С.

Солнце излучает в мировое пространство огром­ное количество энергии (4x10²⁶вт) в виде волнового и корпускулярного излучения. Примерно 400-миллион­ная доля этой энергии поступает на внешнюю грани­цу атмосферы Земли, создавая облученность на пер­пендикулярной поверхности около 2 кал/см² в мину­ту или 1396 вт/м².

Все оптическое излучение Солнца состоит из ульт­рафиолетовой (УФ), видимой и инфракрасной (ИК) области спектра.

Как передается и преобразуется солнечная энер­гия, попавшая в верхнюю часть атмосферы?

В среднем около 30% этого излучения рассеива­ется частицами атмосферы или непосредственно от­ражается облаками и поверхностью Земли.

Около 50% солнечного излучения достигает суши или океана и поглощается в форме тепла.

Остальные 20% солнечного излучения могут по­глощаться, проходя через атмосферу.

Видимое излучение, на которое приходится основ­ная часть потока солнечной энергии, в безоблачную погоду может достигать поверхности Земли без по­терь.

От 1 до 3 % падающего ультрафиолетового излу­чения поглощается в верхних слоях атмосферы.

Интенсивность солнечного .излучения зависит от:

1. Высоты стояния Солнца над горизонтом.Высота стояния Солнца над горизонтом зависит от географического расположения населенного пункта, времени года и суток. Так, при высоте 30° путь лучей в 2 раза длиннее, чем при 90°, а при закате —в 30 раз. Кроме того, солнечный поток падает на большую пло­щадь.

2. Прозрачности атмосферы. Лучи с разной длиной волны по-разному проходят через атмосфе­ру при наличии облаков. Ультрафиолетовые лучи рас­сеиваются, а инфракрасные — поглощаются. Озоно­вый слой в атмосфере резко сокращает количество коротких ультрафиолетовых лучей.

В городах интенсивность солнечной энергии в среднем ниже на 10-30% (в зимние месяцы на 60%), чем в прилегающих сельских районах, особенно ко­ротковолновой части солнечного спектра (на 40-50%). Солнечный поток достигает Земли в виде пря­мой и рассеянной радиации. Чем ниже высота стоя­ния Солнца, тем относительно больше доля рассеян­ной радиации.

Пример. Для бухты Тихой, где максимальное сто­яние Солнца 33°, рассеянная радиация составляет 70%, а прямая — 30%, в то время как для Ташкента с максимальным стоянием Солнца в 70° характерно обратное соотношение (рассеянная — 30%, прямая -70%).

Определенное значение имеет и отраженная ра­диация. Альбедо (от лат. "белизна") показывает, ка­кую часть падающей энергии отражает данная поверх­ность. Альбедо свежего снега —81 %, воды — 20 %, а черной влажной земли — 3%.

Давно уже признано важное гигиеническое значе­ние солнечного света, ограничение или лишение кото­рого приводит к нарушению физиологического равно­весия в организме. Так, еще Гиппократ (400 г. до н. э.) рекомендовал принимать с лечебной целью солнечные ванны.

Первая научная работа по изучению влияния со­лнечной радиации опубликована в 1799 г. Бертраном в Париже.