III. Причины образования «кислотных осадков»

Кислотными осадками принято называть любые атмосферные осадки (дождь, снег, град), содержащие какое-либо количество кислот. Наличие кислот приводит к снижению уровня рН. Водородный показатель (рН) – величина, отображающая концентрацию ионов водорода в растворах. Чем ниже уровень рН, тем больше ионов водорода в растворе, тем более кислой является среда.

Для дождевой воды среднее значение рН равно 5,6. В случае, когда рН осадков меньше 5,6 – говорят о кислотных дождях. Соединениями, приводящими к снижению уровня рН осадков, являются оксиды серы, азота, хлористый водород и летучие органические соединения (ЛОС).

Кислотные дожди по природе своего происхождения бывают двух типов: естественные (возникают в результате деятельности самой природы) и антропогенные (вызываются деятельностью человека).

Естественные кислотные дожди.

Причин возникновения кислотных дождей естественным путем немного:

· деятельность микроорганизмов. Ряд микроорганизмов в процессе своей жизнедеятельности вызывает разрушение органических веществ, что приводит к образованию газообразных соединений серы, которые, естественно, попадают в атмосферу. Количество образуемых таким путем оксидов серы исчисляется порядком 30-40 млн. тонн в год, что составляет примерно 1/3 от общего количества;

· вулканическая деятельность поставляет в атмосферу еще 2 млн. тонн соединений серы. Вместе с вулканическими газами в тропосферу попадают диоксид серы, сернистый водород, различные сульфаты и элементарная сера;

· распад азотсодержащих природных соединений. Поскольку в основе всех белковых соединений есть азот, то немало процессов приводит к образованию оксидов азота. Например, распад мочи. Звучит не очень приятно, но это жизнь;

· грозовые разряды дают порядка 8 млн. тонн соединений азота в год;

· горение древесины и другой биомассы.

· антропогенные кислотные дожди

Раз речь пошла об антропогенном воздействии, то не надо обладать большим умом, чтобы догадаться, что речь пойдет о губительном влиянии человечества на состояние планеты. Человек привык жить в комфорте, обеспечивать себя всем необходимым, только вот «убирать» за собой не привык. То ли из ползунков еще не вырос, то ли умом не дорос.

Основной причиной кислотных дождей является загрязнение атмосферы. Если лет тридцать назад в качестве глобальных причин, вызывающих появление в атмосфере соединений, «окисляющих» дождь, назывались промышленные предприятия и тепловые электростанции, то сегодня этот список дополнился автомобильным транспортом.

Теплоэлектростанции и металлургические предприятия «дарят» природе около 255 млн. тонн оксидов серы и азота.

Твердотопливные ракеты также внесли и вносят немалый вклад: запуск одного комплекса «Шаттл» приводит к выбросу в атмосферу более 200 тонн хлористого водорода, около 90 тонн оксидов азота.

Антропогенными источниками оксидов серы являются предприятия, производящие серную кислоту и перерабатывающие нефть.

Выхлопные газы автомобильного транспорта – 40% оксидов азота, попадающего в атмосферу.

Основным источником ЛОС в атмосфере, конечно, являются химические производства, нефтехранилища, бензозаправки и бензоколонки, а также различные растворители, применяемые как в промышленности, так и в быту.

Итоговый результат следующий: человеческая деятельность поставляет в атмосферу более 60% соединений серы, около 40-50% соединений азота и 100% летучих органических соединений.

С точки зрения химии в том, что образуются кислотные дожди, ничего сложного и непонятного нет. Оксиды, попадая в атмосферу, реагируют с молекулами воды, образуя кислоты. Оксиды серы, попадая в воздух, образуют серную кислоту, оксиды азота – азотную. Следует учитывать и такой факт, что в атмосфере над крупными городами всегда содержатся частицы железа и марганца, выступающие катализаторами реакций. Поскольку в природе существует круговорот воды, то вода в виде осадков рано или поздно попадает на землю. Вместе с водой попадает и кислота.

Последствия кислотных дождей

Термин «кислый дождь» впервые появился во второй половине XIX века и был введен в употребление британским химиков, занимавшимся вопросами загрязнения Манчестера. Им было замечено, что существенные изменения в составе дождевой воды вызываются парами и дымом, попадающими в атмосферу в результате деятельности предприятий. В результате проведенных исследований было обнаружено, что кислотные дожди вызывают обесцвечивание тканей, коррозию металла, разрушение стройматериалов и приводят к гибели растительности.

Прошло около ста лет, прежде чем ученые всего мира забили тревогу, говоря о вредном воздействии кислотных дождей. Данная проблема впервые была поднята в 1972 году на конференции ООН, посвященной окружающей среде.

Окисление водных ресурсов. Наиболее чувствительными оказываются реки и озера. Происходит гибель рыб. Несмотря на то, что некоторые виды рыб могут выдерживать незначительное подкисление воды, они тоже погибают из-за утраты кормовых ресурсов. В тех озерах, где уровень рН менее 5,1, не было поймано ни одной рыбы. Объясняется это не только тем, что погибают взрослые экземпляры рыб – при рН равном 5,0, большинство не может вывести мальков из икринок, в результате происходит сокращение числового и видового состава популяций рыб.

Вредное воздействие на растительность. Кислотные дожди действуют на растительный покров прямо и косвенно. Прямое воздействие происходит в высокогорных районах, где кроны деревьев оказываются в прямом смысле погруженными в кислотные облака. Излишне кислая вода разрушает листья и ослабляет растения. Косвенное воздействие происходит за счет снижения уровня питательных веществ в почве и, как следствие, увеличение доли токсичных веществ.

Разрушение творений рук человека. Фасады зданий, памятники культуры и архитектуры, трубопроводы, машины – все подвергается воздействию кислотных дождей. Было проведено много исследований, и все они говорят об одном: за последние три десятилетия процесс воздействия кислотных дождей значительно вырос. В результате под угрозой оказываются не только мраморные скульптуры, витражные стекла старинных зданий, но и изделия из кожи и бумаги, имеющие историческую ценность.

Здоровье человека. Сами по себе кислотные дожди не оказывают непосредственного воздействия на здоровье человека – попав под такой дождь или поплавав в водоеме с подкисленной водой, человек ничем не рискует. Угрозу для здоровья представляют соединения, которые образуются в атмосфере из-за попадания в нее оксидов серы и азота. Образующиеся сульфаты переносятся воздушными потоками на значительные расстояния, вдыхаются многими людьми, и, как показывают исследования, провоцируют развитие бронхитов и астмы. Другим моментом является то, что человек питается дарами природы, гарантировать нормальный состав продуктов питания могут не все поставщики.

Решение проблемы

Поскольку данная проблема носит глобальный характер, то и решить ее можно только сообща. Реальным выходом будет сокращение выбросов деятельности предприятий, как в атмосферу, так и в воду. Вариантов решения всего два: прекращение деятельности предприятий либо установка дорогостоящих фильтров. Есть и третье решение, но оно только в перспективе – создание экологически безопасных производств.

Слова о том, что каждый человек должен осознавать последствия своих поступков, давно набили оскомину. Но и с тем, что поведение общества складывается из поведения отдельных индивидуумов, не поспоришь. Сложность состоит в том, что человек в вопросах экологии привык отделять себя от человечества: воздух загрязняют предприятия, токсичные отходы попадают в воду из-за недобросовестных фирм и компаний. Они – это они, а я – это я.

Бытовые аспекты и индивидуальные пути решения проблемы

Строго соблюдать правила утилизации растворителей и других веществ, содержащих токсичные и вредные химические соединения.

Отказаться от автомобилей. Возможно? – вряд ли.

Повлиять на установку фильтров, внедрение альтернативных способов производства может далеко не каждый, но вот соблюдение экологической культуры и воспитание подрастающего поколения экологически грамотным и культурным – не только возможно, это должно стать нормой поведения каждого человека.

Никого не удивляет множество книг и фильмов, посвященных результатам техногенного воздействия человека на природу. В фильмах красочно и с пугающей реалистичностью предстают мертвая поверхность планеты, борьба за выживание и различные мутантные формы жизни. Сказка, выдумка? – вполне реальная перспектива. Вдумайтесь, еще не так давно полеты в космос казались выдумкой, гиперболоид инженера Гарина (современные лазерные установки) – фантастикой.

Думая о будущем планеты Земля, стоит думать не о том, что ждет человечество, а о том, в каком мире будут жить дети, внуки и правнуки. Только личная заинтересованность может подвигнуть человека на реальные шаги.

 

Задачи.

 

I. Определить массу образующихся основных продуктов сгорания и построить материальные балансы веществ при сжигании 1 тонны приведенных в таблице 1 следующих видов топлива.

Элементный состав основных видов топлива Таблица 1

Вариант	Вид топлива	Состав горючей массы, %
		С	Н	О	N	S
3	Бурый уголь	71	7	20,4	1	0,6

 

При известном элементарном составе топлива материальный баланс веществ при его сжигании рассчитывается по следующим упрощенным формулам:

1. Массы кислорода и воздуха, необходимые при сжигании топлива:

(Мо₂ и Мвозд.)

Для удобства рассчётов возьмем Мтопл.(бурого угля) = 1.

Мо₂ = Мтопл. (2,67 × С/100 +8 × Н/100 + S/100 – О/100) = 1 (2,67 × 71/100 +8 × 7/100 + 0,6/100 – 20,4/100) = 1(1,8957+0,56+0,006-0,204) = 2,2577

Мвозд. = Мо₂ /0,2314 = 2,2577/0,2314 = 9,76

 где 0, 2314 - доля кислорода в единице массы воздуха.

2. Масса образующихся основных продуктов сгорания:

Мсо₂ = 3,67 × С/100 × Мтопл. = 3,67 × 71/100 × 1 = 2,61

Мsо₂ = 2 × S/100 × Мтопл. = 2 × 0,6/100 × 1 = 0,012

Мн₂о = 9 × Н/100 × Мтопл = 9 × 7/100 × 1 = 0,63

МN и др.примесей = Мвозд. × 0,7686 + (N/100) × Мтопл = 9.76 × 0,7686 + (1/100) × 1 = 7.51

где 0,7686 -доля азота и других инертных газов в единице массы воздуха; С, Н, О, N, S - соответственно доля углерода, водорода, кислорода, азота, серы в топливе в % (см Таблицу 1).

3. Построение баланса. При правильном расчете количеств веществ, участвующих в процессе горения органического топлива, должно выполняться следующее балансовое соотношение:

Мтопл. + Мвозд. = Мсо₂ + Мso₂ + М н₂o + Мазота и др. инертных газов

1+9.76 = 2.61+0.012+0.63+7.51

10.76 = 10.76

II. Определить количество шлаков и аэрозолей, образующихся при сгорании М топл. = 1 т, приведенных в Таблице 2 следующих видов топлива.

                     Характеристика основных видов органического топлива

Таблица 2

Вариант	Вид топлива	Зольность “Z” в расчете на сухую	“х”	“с”
3	Бурый уголь	34,0	0,35	0,90

 

Расчет количеств образующихся при сжигании топлива шлаков и выбрасываемых в атмосферу аэрозолей осуществляется по следующим формулам:

Мшл. = Мтопл.(Z/100)[х+с(1-х)] = 1(34/100)[0.35+0.9(1-0.35)] = 0.34 × [ 0.35+0.9 × 0.65] = 0.34 × 0.935 = 1.275

Маэрозоль = Мтопл. (Z/100) × (1-х) × (1-с) = 1(34/100) × (1-0.35) × (1-0.9) = 1 × 0.34 × 0.65 × 0.1 = 0.0221

Используемые в этих формулах характеристики основных видов органического топлива приведены в Таблице 2.

 

III.Рассчитать сумму общих годовых затрат с учетом платежей за фактический выброс загрязняющих веществ, затрат на газоочистку, и на основании этих расчетов и величины предельно допустимого выброса рекомендовать наиболее эффективный тип газоочистки.                                                                                                                 

                       Таблица 3

 

Варианты	15
Типы газоочистки Показатели работы очисток	1	2	3
Количество очищаемого газа, V,млн.м3/год. Фактический выброс загрязняющих веществ после очистки, г/сек. Приведенные затраты,П.з.i руб./1000м3 ПДВ,г/сек Nбаз, руб/т Кэк У Режим работы предприятия	2650   6 0,45	2650   5 0,35	2650   4 0,55
	5 125 1,9 42 односменный(250 дней по 8 часов)

 

 

Решение:

1. - определение массы образующегося загрязнителя (Мⁱ ) по каждому из них, за год с учетом режима работы.

6 г/сек = 189,3 т/ч

5 г/сек = 157,8 т/ч

4 г/сек = 126,2 т/ч

Мⁱ = Факт. выброс× Режим работы × К _пер

М¹ = 189,3 × 2000 × 36/ 10⁴ = 1362,96 т/г = 0,1555 т/ч

М² = 157,8 × 2000 × 36/ 10⁴ = 1136,16 т/г = 0,1296 т/ч

М³ = 126,2 × 2000 × 36/ 10⁴ = 908,64 т/г = 0,1037 т/ч

 

2. - расчет суммы платежей (Пⁱ) по каждому типу.

П ⁱ = Мⁱ × Nбаз × Кэк × У

П ¹ = 0,1555 × 125 × 1,9 × 42 = 1551,11

П ² = 0, 1296 × 125 × 1,9 × 42 = 1292,76

П ³ = 0, 1037 × 125 × 1,9 × 42 = 1034,41

 

3. - расчет суммы затрат на приобретшие и эксплуатацию очистного оборудования по каждому его типу (Зⁱ прив.затрат).

Зⁱ = ;

З¹ =2656 × 0,45/1000 = 1,1952

З² =2656 × 0,35/1000 = 0,9296

З³ =2656 × 0,55/1000 = 1,4608

 

4. - расчет общей годовой суммы затрат по каждому типу (ОЗⁱ год.затр.).

ОЗⁱ = Зⁱ + Пⁱ

ОЗ¹ = 1,1952 + 1551,11 = 1552

ОЗ² = 0,9296 + 1292,76 = 1294

ОЗ³ = 1,4608 + 1034,41 = 1036

5. – После рассчётов, приходим к выводу, что более выгодно будет использовать газоочистку третьего типа. Т.к. несмотря на высокую затрату на приобретение и эксплуатацию данной системы, она окупает себя засчёт экономии в платежах в годовых затратах. Учитывая, что газоустановки первого типа нельзя применять вообще, т.к. фактический выброс загрязняющих веществ после очистки больше, чем предельно допустимый выброс, а газоустановки второго типа выигрывают в затратах на на приобретение и эксплуатацию, но значительно проигрывают в годовых затратах.

 

Список использованной литературы.

 

1. Глухов В.В. Экономические основы экологии: Учебник – СПб: “Специальная Литература”, 1997г.- 304с.

2. Бобылев С.Н., Ходжаев А.Ш. Экономика природопользования: Учебное пособие.- М.: ТЕИС, 1996.- 272 с.

3. Демина Т.А. Учет и анализ затрат предприятий на природоохранную деятельность.- М.: Финансы и статистика, 1990,- 111 с.

4. Гирусов Э.В. Экология и экономика природопользования. Учебник для вузов.- М.: ЮНИТИ, 1998.

5. Основной закон “Конституция Российской Федерации”.- М.: Юридическая литература, 1993.

6. Российское законодательство об охране окружающей среды и природопльзовании.-М.: 1993.

7. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология в вопросах и ответах.: Учебное пособие. Ростов н/Д: Феникс, 2002.-384с.

8. Горелов А.А. Экология: Учеб. Пособие для вузов.-М.:Юрайт-М, 2001-312 с.

---

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 930; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!