ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ МЕРЫ ПО ЗАЩИТЕ

Как и воздействие на живое вещество, профилактические меры могут быть прямыми и косвенными. Рассмотрим кратко наиболее существенные из них.

Основными источниками кислотнообразующих выбросов являются различные виды топлива для получения энергии.

Серьезным "источником" экономии энергии являются качественно новая теплоизоляция жилых, производственных и административных помещений. В Канаде, например, строят супертеплоизоляционные дома с двойной теплоизоляцией и тройным остеклением. Дом отапливается небольшим электрообогревателем и потребление электроэнергии упало в 10 раз, по сравнению с отоплением обычного дома. Освещение домов осуществляется не лампочками накаливания, а флюоресцентными лампами, которые при мощности 18 Вт будут светить также как 75 Вт лампы. Огромны резервы в промышленности. Применение электродуговых печей, потребляющих вдвое меньше энергии, замена энергоемких металлов на синтетические материалы и др.

Второй чрезвычайно важной мерой является рациональное использование ресурсов. К сожалению, сегодня после одноразового использования мы выбрасываем на свалку: 2/3 алюминия,3/4 стали, более 90% бумаги и пластиков.

Не меньшее значение имеют альтернативные источники энергии. Это, прежде всего, использование солнечной энергии. Уже сегодня солнечные теплоэлектростанции могут перерабатывать до 22 % поступающей на Землю солнечной энергии. Она и существенно дешевле и экологически чистая. Вода, используемая в быту, может нагреваться солнечными батареями (Израиль, США, Япония). Большое значение принадлежит ветроэнергетике. Это тоже по сути солнечная энергия, т.к. ветры - продукт нагрева земной поверхности, а от неё атмосферы. Специалисты считают, что в ближайшее время можно на 10-20 % обеспечить жизнедеятельность энергией за счет ветра. На Украине планируется до 2000 года увеличить выработку в 100 раз.

Если в 1982 году общая мощность всех установок такого типа в мире составляла 110,3 мВт, то в 2000 г. она возрастет до 6,7 гВт, а в 2010 - до 130 гВт ,что в 1000 раз превысит современный уровень.

Земные растения - один из способов сбора солнечной энергии. В 1960 году древесина давала 14% мирового электропотребления. В будущем на холмах и малопригодных землях будут выращивать лес для переработки в этанол ( технический спирт, используемый как заменитель бензина). Это дешевле и чище.

Большое значение в числе профилактических мер имеет снижение расхода топлива в автомобилях.

Табл.3

Среднегодовые и максимальные концентрации загрязняющих

компонентов в атмосферном воздухе крупных городов Украины.

№

N/N НАЗВАНИЯ ГОРОДОВ КОНЦЕНТРАЦИИ, (СРЕДНЕГОДОВЫЕ/МАХ), МГ/М3 ПЫЛЬ SО2

СО

NО2

NO БЕНЗОПИ РЕН ИЗА 1 Киев 0,1/1,1 0,023/0,289 1/22 0,08/0,9 0,04/0,4 4,8/18,2 24 2 Харьков

0,2/7,3 0,01 /0,1 2/80 0,05/0,76 0,03/0,26 2,8/8,7 11,3 3 Донецк 0,5/7,7 0,029/0,579 2/20 0,08/0,41 0,06/0,63 12/37,7 80,6 4 Луганск 0,3/2,1 0,011/0,303 1/13 0,04/0,56 0,16/0,95 5,2/17,3 25,5 5 Днепро-

етровск 0,2/2,2 0,009/0,364 2/15 0,08/0,58 0,04/0,32 4,8/12,7 38,3 6 Запорожье 0,3/2,6 0,026/0,09 1/11 0,09/0,36 0,05/0,23 9,1/20,4 56,4

Одна из важнейших задач в решении этой проблемы является разработка более мощных двигателей, но потребляющих меньше топлива.

Среди важных мер, необходимо отметить удаление серы из топлива. Чем меньше серы, тем меньше кислообразующих дождей. Но содержание серы в нефти и углях в будущем будет увеличиваться. Убирают ее вручную, облучиванием и отстаиванием, центрофугированием, флотацией и др. физическими способами обогащения. Используя физические способы, можно удалять до 90% всей пиритной серы и не более 50-60% общего количества серы. Полное обессеривание возможно только в результате удаления связанной органической серы. Поэтому ищут химические и микробиологические способы очистки угля. Химический способ - это обработка химическим растворителям при высокой температуре и давлении. Он дороже, но убирает до 95% всей серы.

В мазуте больше всего серы и убрать ее можно только частично. Существует микробиологический способ очистки - определенные бактерии поглощают серу и переводят ее в раствор, который затем удаляется.

На все это затрачиваются огромные суммы, например, на обессеривание газа в США с 1975 г. по 1985 г. было израсходовано 17 млрд. долларов. В Норвегии издан закон, запрещающий использование угля с большими содержаниями серы и т.д.

В основе другой также эффективной меры рационального сжигания топлива заложено регулировка процесса горения. Загрязнители особенно в большем количестве образуются при сгорании в условиях недостатка кислорода - образуются летучие соединения ( CO, сажа). Это характерно для домашних печей. В больших печах они сгорают от горячих стенок.

Образование твердых частиц (дыма) при горении зависит от содержания твердых негорючих материалов в топливе и от полноты сгорания углерода. Поэтому принимают специальные технологии сжигания топлива. Это, прежде всего проведение процесса в условиях недостатка кислорода, т.е. регулирование скоростью подачи воздуха в зону сгорания.

Другие методы. Сжигание угля в "кипящем" слое. Уголь и известняк находятся в топке во взвешенном состоянии за счет подачи струи воздуха. Это обеспечивает эффективное сгорание. Кроме того, трубки с водой находятся рядом и, следовательно, осуществляется эффективное нагревание. Известняк при этом связывает более 90% диоксида серы.

Известен "сухой" процесс восстановления оксидов азота, основанный на первичной реакции оксида меди с диоксидом серы. При этом образуются сульфат меди, который в присутствии аммиака восстанавливает оксиды азота до молекулярного азота. Он удаляет 90% диоксида серы и окислов азота.

Заключительным этапом предупредительных мер по защите атмосферы от кислотного загрязнения является очистка топочных газов. Это очистка от примесей в выбросах топок и двигателей.

Для очистки от газообразных примесей используют метод диффузии молекул в "область поглощения". Для задержания более крупных частиц используют методы гравитационных, инерционных и электростатических сил.

Газообразные примеси подаются на объем или поверхность поглотителя. Там они задерживаются, так как поверхность имеет каталитические свойства, и превращаются в другие, менее токсичные или нетоксичных соединения.

Абсорбция топочных газов является хорошо освоенной технологией. Диоксид серы плохо растворим в воде, поэтому для его поглощения используют щелочные растворы или твердые щелочи (это дешевые известняки, доломит, известь).Существует много других методов. Среди них метод электронного пучка.

Выше изложены некоторые профилактические методы, предупреждающие выбросы SO2 и NO2, но а если загрязнение уже есть? Это известкование, т.е. химический способ регулирования кислотности путем нейтрализации избытка кислот. Вносят специально приготовленные гидрооксиды кальция Cа(ОН)2 или природные карбонатные минералы. Известь растворяется и образует в результате гидролиза щелочь. На 1 м3 воды необходимо 5 г, извести и рН меняется от 4,5 до 6,5. В почвы надо вносить до 10 кг карбоната кальция на 1 га. Но тяжелые металлы при этом не удаляются. Они переходят в труднорастворимые соединения и осаждаются. Но если добавить новую дозу кислот, они снова растворяются. Программа по регулированию рН уже осуществляется 4-7 десятилетий в Швеции, Норвегии, Канаде, США.

Эффективной мерой является также озеленение санитарных зон разрыва. В пределах этих зон создают парковые полосы и специальные групповые посадки деревьев. В зоне аэродинамической тени, за зданиями концентрация загрязняющих веществ может возрастать в 6-10 раз. Зеленые насаждения сорбируют кислотные газы и аэрозоли, снижают уровень шума. Это по сути механические и биологические фильтры, которые обеспечивают снижение загрязненности на 25-35 % и более. Наиболее устойчивы к кислотной токсикации на Украине белая акация, клен ясеноволистый. Дождевание средней интенсивности (1см/час) в течение 15 мин удаляет из воздуха до 30% вредных включений. Следует вспомнить, что при недостатке влаги устьица листа закрываются.

Среди других способов защит от кислотного загрязнения следует подчеркнуть кондиционирование воздуха и многие другие. Это восстановление лесов. Известно, что 1 м2 растительности (леса) способен очистить за сутки от 700 до 2000 куб.м воздуха. В США как поощрение за лесовосстановительные работы освобождение от подоходного налога, а также вводятся так называемые преференциальные (льготные) нормы налога за эффективное использование лесных ресурсов и лесовосстановления.

Другой способ зашиты - культивирование растений, устойчивых к кислотной среде, и, наконец, создание добавок, пленок и различных антикоррозийных покрытий для металлических и каменных конструкций.

Таким образом. атмосфера - это огромная окислительная система. Если бы не было загрязнений, рН осадков не уменьшилось бы ниже 5. На сегодня для Европы и Северной Америки нормой стало рН = 4,5-4,7 , а есть и 3,0. Это значит, что атмосферная вода фактически является кислотой. Значит все зависит от выбросов. Причем 2/3 кислотных дождей вызваны двуокисью серы. Оставшуюся треть кислотного дождя вызывают окислы азота.

За последние 100 лет эмиссия двуокиси серы во всем мире возросла почти в 10 раз и превысила 100 млн.тонн в год, а к началу ХХI века достигнет 150 млн.тонн серы в год.

Оксид азота в связи с ростом числа автомобилей возрастает еще большими темпами. При чем он распространяется далеко за границы государств его продуцирующих. Так, Канада обвиняет США, а Швеция - страны Центральной Европы. Это обеспечивается благодаря сооружению высоких труб. Само собой разумеется, что этот способ спорный т.к., чем ниже труба, тем меньше перемешивание с воздухом и быстрее выпадение в осадок. Высокие трубы увеличивают "экспорт" кислотных дождей. Это, на наш взгляд, по крайней мере, безнравственно.