Elevii, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și activitatea lor vor fi foarte recunoscători.
1. De unde provin substanțele nocive?
2. Poluanți majori
poluare atmosferică carbon gri
Dezvoltarea intensivă a energiei, a industriei și a transportului inevitabil determină o creștere a consumului de combustibili pe bază de hidrocarburi, ceea ce, la rândul său, crește cantitatea de produse de combustie emise în atmosferă.
Conform monitorizării pe termen lung, numărul de emisii ca niște compuși chimici, materiale și componente ale produselor de ardere se dublează la fiecare 12-14 ani, în legătură cu problema poluării aerului din produsele de ardere se referă la una dintre problemele globale.
1.Când apar substanțe nocive
Surse de poluare a atmosferei de gazele de ardere - produsele de combustie sunt practic toate motoarele termice și instalațiile care ard combustibil de hidrocarburi.
Aerul atmosferic, deci este necesar pentru organizarea reacției de oxidare în lanț (arderea) combustibilul hidrocarbonat furnizat în zona de ardere, azot (circa 78 la sută), oxigen (circa 21 la sută) și alte 15 substanțe chimice, compuși și elemente (1 la sută).
Trebuie menționat faptul că pentru arderea unui kilogram de combustibil de hidrocarburi în zona de combustie, de la 12-14 (pentru combustibil gazos) până la 25 sau mai mult (pentru combustibilul solid) se livrează kilograme de aer atmosferic.
Între timp, doar oxigenul din aer participă la reacțiile de oxidare și toate celelalte componente sunt eliberate în bazinul de aer ca contaminanți periculoși pentru mediul înconjurător, cei predominanți fiind oxizi și dioxid de azot numit "aer". Întreaga cantitate de aer de ardere este încălzită la o temperatură de ardere, o parte a oxidează componentele combustibile, și excesul de gaze fierbinți emise în atmosferă care cauzează dăunătoare componente „aer“ poluare și eliberare ridicată de căldură în gazele de ardere.
Hidrocarburile combustibile, la rândul lor, livrează în zona de combustie toate substanțele chimice, compușii și elementele conținute în compoziția sa. Compoziția elementară a unei părți combustibile din combustibilul hidrocarbonat este în principiu aceeași, dar structura combustibilului variază, iar compoziția sa chimică include impurități caracteristice siturilor de extracție (caracteristici geologice ale terenului) și tehnologia acestui tip de combustibil. Astfel, combustibilul gazos furnizează carbon și compuși care conțin azot în zona de combustie.
Combustibili lichizi, în funcție de tipul și calitatea, contribuie în continuare la zona de ardere și componentele de sulf conținute în impurități mecanice (vanadiu, fier, calciu, sodiu, etc.) și aditivi (magneziu, mangan, plumb, etc.). În fine, combustibilul solid, împreună cu elementul de impurități se adaugă în zona de ardere, care pot include aluminiu, titan, bariu, fosfor, arsen, antimoniu, cadmiu, mercur, seleniu, staniu, nichel și alte elemente. Elementele chimice furnizate în zona de combustie cu combustibil sunt numite de obicei "combustibil". Celulele de combustie sunt transformate în derivați chimici deja la temperaturi de 600-700 ° C în stadiul inițial de ardere.
Mai mult, pentru încălzirea aerului care nu participă la procesul de ardere, în continuare, o hidrocarbură combustibil este consumat, ceea ce duce la un randament crescut de periculoase „combustibil“ componente emise în atmosferă în produsele de ardere.
Este evident că toate substanțele din combustibil, compuși, elemente care au intrat în zona de combustie în aer și combustibil, după trecerea unor transformări în condiții de temperatură ridicată, nu dispar fără urmă.
Cele mai multe (98 la suta) dintre acestea sunt depuse pe suprafețele de încălzire, și mai mici (aproximativ 2 la sută), - care tranzitează zona de ardere este descărcată în aer, ca o parte din gazele de ardere.
Studii de ardere instalații de ardere a gazelor de ardere a combustibilului indică faptul că poluanții aerieni compoziția majoră sunt oxizi de carbon (50%), oxizi de sulf (până la 20 de procente), oxizi de azot (până la 6-8%), hidrocarburi (5-20% ), funingine, oxizi și derivați ai incluziunilor minerale și impurități ale combustibililor cu hidrocarburi.
La rândul său, căldura de evacuare al motorului, iar gazele de eșapament evacuate în bazinul de aer peste 70 la suta din oxizi de carbon și de hidrocarburi (benzen, formaldehidă, benzo (a) piren), aproximativ 55 la suta din oxizi de azot și apă de 5,5 la sută, și negru de fum ( metale grele), gaze, funingine etc.
Gazele de fum din plante și motoare conțin zeci de mii de substanțe chimice, compuși și elemente, dintre care mai mult de două sute sunt extrem de toxice și otrăvitoare. [3]
Când sunt eliberați în atmosferă, emisiile conțin produse de reacție în fazele solide, lichide și gazoase. Modificările în compoziția emisiilor după eliberare se pot manifesta prin: precipitarea fracțiilor grele; se descompune în componente prin masă și mărime; reacții chimice cu componente de aer; interactiunea cu curentii de aer, nori, precipitatii atmosferice, radiatia solara de diverse frecvente (reactii fotochimice), etc.
Ca urmare, compoziția emisiilor se poate schimba semnificativ, se pot forma noi componente, ale căror comportament și proprietăți (în special toxicitatea, activitatea, capacitatea de a reacționa noi) pot diferi semnificativ de cele inițiale. Nu toate aceste procese au fost studiate cu suficientă exhaustivitate, dar cele mai importante sunt conceptele generale privind substanțele gazoase, lichide și solide.
Cel mai înalt daune mediului în atmosferă și mediul în general este de substanțe, cum ar fi oxizii de azot și carbon, aldehide, formaldehide benzo aplicate (a) piren și alți compuși aromatici care sunt substanțe toxice.
Mai mult, atunci când funcționează orice instalație și motor aruncat aproximativ 1,0-2,0 la sută din consumul de combustibil, care este depus pe suprafața (teren, apă, copaci, etc.), sub formă de hidrocarburi nearse, funingine, praf și cenușă.
Gazele de fum au un miros neplăcut și au un efect dăunător și, uneori, letal asupra corpului uman, a florei și a faunei. Gazele și poluarea termică a bazinului de aer contribuie la formarea de ploi acide, fumul atmosferei, schimbă natura noriilor, ceea ce duce la o creștere a efectului de seră.
Gazele centralelor electrice poluează aerul și teritoriul (aria de apă) în zonele în care se află. Emisiile semnificative de componente dăunătoare în atmosferă apar la pornirea, încălzirea și schimbarea modurilor de funcționare ale instalațiilor și motoarelor.
Cele mai periculoase pentru oameni și organisme vii sunt componentele care provoacă cancer, acestea sunt substanțe cancerigene reprezentate în fum și gaze de eșapament prin hidrocarburi aromatice policiclice (SHNY).
În ceea ce privește numărul de activități carcinogene, mai întâi trebuie clasificat 3,4 benzo (a) pirenul (C20H12), care se formează atunci când procesul de ardere este întrerupt. Cel mai mare randament al substanțelor cancerigene, în special 3,4 benz (a) piren, este observat în regimurile non-staționare și tranzitorii [3].
2. Principalii poluanți
Dioxid de sulf sau anhidridă sulfuroasă (dioxid de sulf).
Cea mai răspândită compus sulf - dioxid de sulf (SO2) - un gaz incolor, cu un miros înțepător, aproximativ de două ori mai grele ca aerul produs prin arderea combustibililor care conțin sulf (în principal cărbune și petrol grele fracțiuni).
Gazul de sulf este deosebit de dăunător copacilor, duce la cloroză (îngălbenirea sau decolorarea frunzelor) și nubismul. La oameni, acest gaz irită tractul respirator superior, deoarece se dizolvă rapid în mucusul laringelui și al traheei. Expunerea constantă la gazele de dioxid de sulf poate provoca o boală a sistemului respirator asemănătoare cu bronșita. În sine, acest gaz nu provoacă daune semnificative sănătății populației, dar în atmosferă reacționează cu vaporii de apă pentru a forma un poluant secundar - acid sulfuric (H2SO4). Picăturile de acid sunt transportate la distanțe considerabile și, prin intermediul plămânilor, le distrug puternic. Cea mai periculoasă formă de poluare a aerului este observată în timpul reacției de dioxid de sulf cu particule în suspensie, însoțită de formarea sărurilor de acid sulfuric, care pătrund în plămâni în timpul respirației și se așează acolo.
Monoxid de carbon sau monoxid de carbon
Un gaz foarte toxic fără culoare, miros și gust. Se formează atunci când arderea incompletă a lemnului, a combustibililor fosili, arderea deșeurilor solide și descompunerea parțială anaerobă a materiei organice. Aproximativ 50% din monoxidul de carbon este produs în legătură cu activitățile umane, în principal ca urmare a funcționării motoarelor cu ardere internă.
În interior (de exemplu, într-un garaj), umplut cu monoxid de carbon, a redus hemoglobinei eritrocitare de a transporta oxigen, care este reacțiile ce oamenii sunt încetinite atenuate percepție apar dureri de cap, somnolență și greață. Sub influența unei cantități mari de monoxid de carbon, poate să apară o sincopă, o comă și chiar moartea. [1]
Particulele suspendate, inclusiv praful, funinginea, polenul și sporii de plante etc., variază foarte mult în funcție de mărime și de compoziție. Ele pot fi fie conținute direct în aer, fie închise în picături suspendate în aer (aerosoli). În general, aproximativ 100 milioane de tone de aerosoli de origine antropică intră în atmosfera Pământului pe an. Acesta este de aproximativ 100 de ori mai mic decât numărul de aerosoli care apar în mod natural - cenușă vulcanică, praf suflat de vânt și stropi de apă de mare. Aproximativ 50% din particulele antropice sunt eliberate în aer datorită arderii incomplete a combustibilului în transport, fabrici, fabrici și centrale termice. Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății, 70% din populația care locuiește în orașe din țările în curs de dezvoltare respira aerul puternic poluat, care conține o mulțime de aerosoli.
Deseori, aerosolii sunt cea mai evidentă formă de poluare a aerului, deoarece reduc vizibilitatea și lăsa piste murdare pe suprafețe vopsite, țesuturi, vegetație și alte obiecte. Particulele mai mari sunt prinse în principal de păr și de membranele mucoase ale nasului și laringelui și apoi sunt evacuate în exterior. Se presupune că particule mai mici de 10 μm sunt cele mai periculoase pentru sănătatea umană; ele sunt atât de mici încât penetrează barierele de protecție ale corpului în plămâni, dăunând țesuturile organelor respiratorii și contribuind la dezvoltarea bolilor cronice ale sistemului respirator și a cancerului. Alte tipuri de contaminare cu aerosoli complică cursul bronșitelor și astmului și cauzează reacții alergice. Acumularea unui anumit număr de particule mici în organism face ca respirația să fie dificilă din cauza blocării capilarelor și a iritării constante a sistemului respirator [1].
Compuși organici volatili (COV)
Acestea sunt vapori otrăviți în atmosferă. Acestea sunt sursa multor probleme, inclusiv mutații, tulburări respiratorii și cancer, și, în plus, joacă un rol major în formarea oxidanților fotochimici. Sursele antropice emit în atmosferă o mulțime de substanțe organice sintetice otrăvitoare, de exemplu, benzen, cloroform, formaldehidă, fenoli, toluen, tricloretan și clorură de vinil. Partea principală a acestor compuși intră în aer cu arderea incompletă a hidrocarburilor carbohidraților, a centralelor termice, a rafinăriilor chimice și a petrolului [1].
Oxizi de azot NOx
Oxidul (NO) și dioxidul de azot (NO2) se formează atunci când combustibilul arde la temperaturi foarte ridicate (peste 650 ° C) și oxigen în exces. Ulterior, în atmosferă, oxidul de azot este oxidat în dioxid de culoare brun-roșie gazoasă, care este vizibil în atmosfera majorității orașelor mari. Principalele surse de dioxid de azot din orașe sunt evacuările auto și centralele termice (folosind nu numai combustibili fosili). În plus, dioxidul de azot se formează atunci când se ard deșeuri solide, deoarece acest proces are loc la temperaturi ridicate de ardere. De asemenea, NO2 joacă un rol important în formarea smogului fotochimic în stratul de suprafață al atmosferei [2]
În concentrații semnificative, dioxidul de azot are un miros ascuțit. Spre deosebire de anhidrida sulfuroasă, aceasta irită partea inferioară a sistemului respirator, în special țesutul pulmonar, agravând astfel condiția persoanelor care suferă de astm, bronșită cronică și emfizem. Dioxidul de azot mărește predispoziția la boli respiratorii acute, de exemplu pneumonia. [1]
Când se dizolvă oxizii de azot în apă, se formează acizi, care sunt una dintre cauzele principale ale precipitării așa-numitelor "ploi acide", ducând la moartea pădurilor. Educația în stratul de bază al ozonului este, de asemenea, una dintre consecințele prezenței oxizilor de azot în acesta. În stratosfera, oxidul de azot inițiază un lanț de reacții care duce la distrugerea stratului de ozon, care ne protejează de efectele radiației ultraviolete de la soare. [2]
Ozonul se formează prin scindarea fie a moleculei de oxigen (O2), fie a dioxidului de azot (NO2), cu formarea oxigenului atomic (O), care apoi unește o altă moleculă de oxigen. În acest proces, hidrocarburile care leagă molecula de oxid nitric la alte substanțe participă. Deși în stratosfera ozonul joacă un rol important ca ecran protector care absoarbe radiații ultraviolete cu undă scurtă, în troposferă distrug plantele, materialele de construcție, cauciucul și materialele plastice ca oxidant puternic. Ozonul are un miros caracteristic, servind ca un semn al smogului fotochimic. Inhalarea de către o persoană provoacă tuse, dureri în piept, respirație rapidă și iritație a ochilor, cavitatea nazală și laringele. Efectul ozonului duce, de asemenea, la o agravare a stării pacienților cu astm bronșic, bronșită, emfizem pulmonar și care suferă de boli cardiovasculare. [1]
Dioxid de carbon CO2
Non-otravă gaz. Dar creșterea concentrației dioxidului de carbon în atmosferă este unul din principalele motive ale încălzirii observate a climei, datorată efectului de seră al acestui gaz.
Una dintre direcțiile promițătoare de reducere a poluării cu gaz și căldură a bazinului de aer este eliminarea cauzelor emisiilor nocive prin influențarea activă a proceselor de formare a acestora. Sau, cu alte cuvinte, o schimbare calitativă și cantitativă a mecanismelor de formare a poluanților atmosferici periculoși. După cum sa menționat mai sus, sursele de emisii nocive sunt derivate ale substanțelor chimice, compușilor și elementelor conținute atât în atmosferă, cât și în combustibili fosili. În acest sens, reducerea calitativă și cantitativă a elementelor periculoase, a substanțelor și a compușilor din gazele de ardere poate fi realizată, în primul rând, prin reducerea cantității de constituenți nocivi în combustibilul inițial și în aerul implicat în procesul de ardere. În al doilea rând, prin alimentarea în zona de combustie a cantității minime de aer din atmosferă cu o temperatură de încălzire la care cantitatea de oxigen din compoziția sa este cea mai mare.
1. Datsenko I.I. Mediul aerian și sănătatea. Lviv, 1981.
2. Pinigin M.A. Protecția aerului atmosferic. M. 1989.
Găzduit pe Allbest.ru
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: