АТМОСФЕРНЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

В соответствии с системой принятой для многих промышленных стран загрязнением атмосферы счи­тается прямое или косвенное введение в нее любого вещества в таком количестве, которое воздействует на качество и состав наружного воздуха, нанося вред людям, живой и неживой природе, строительным ма­териалам, природным ресурсам—всей окружающей среде [6, 15].

Из многочисленных веществ, загрязняющих атмо­сферу, мы остановимся лишь на тех, которые ускоря­ют развитие коррозионных процессов и описаны в главе 1.

Применительно к промышленным предприятиям источники загрязнения могут быть классифицированы по различным параметрам, например по назначению: а) технологические газы, выбрасываемые в атмосфе­
ру после улавливания (адсорберы, скрубберы, реку­ператоры, вакуумные фильтры); б) вентиляционные выбросы — местные отсосы от оборудования и обще­обменной вентиляции. По месту расположения: а) вы­сотные (вытяжные трубы), а также трубы, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую 2,5 высотой здания (Нзд.); б) низкие, расположенные в зоне с высотой менее 2,5 Нзд. (вытяжные шахты с зонтами, дефлекторы, крышные вентиляторы); в) наземные— находящиеся за пределами зданий вблизи земной поверхности. К ним относятся: открыто расположен­ное оборудование, колодцы канализации, градирни, сушильные башни. По геометрической форме: а) то­чечные (трубы, шахты); б) линейные (аэрационные фонари, открытые оконные проемы при ленточном остеклении). По режиму работы: непрерывного, пери­одического, залпового действия. По дальности рас­пространения: а) внутриплощадочные (выбросы обще­обменной и местной вентиляции); б) внешнеплоща­дочные (трубы), когда выбрасываемые загрязнения могут создать высокие концентрации (превышающие или равные ПДК) на значительном удалении.

Выделяющиеся газы, аэрозоли и твердые части­цы рассеиваются в атмосфере и распространяются по площадке в зависимости от скорости ветра, направле­ния воздушного потока, высоты выбросов и наличия расположенных рядом соседних зданий и сооружений (рис. 7.2).

Для зданий решающее влияние на распростране­ние оказывает ветер. При его воздействии на навет­ренной стороне создается избыточное давление, а на заветренной — разряжение (см. главу 5). Перед здани­ем скорость воздушного потока уменьшается и кине­тическая энергия преобразуется в энергию давления. Скорость ветра над покрытием и с торцов больше, чем перед зданием. С заветренной стороны образует­ся зона аэродинамической тени, где в наибольшей степени происходит накопление агрессивных газов и

Подпись: Рис. 7.3. Изменение концентрации S02 на заветренной стороне трубы в зависимости от ее высоты и интенсивности турбулентного перемешивания: а — высота 120 м; б — высота 90 м; 1—сильная турбулентность; 2 — умеренная турбулентность; 3—слабая турбулентность.

пыли, так как эта зона имеет меньший обмен воздуха с окружающей средой и плохо рассеивается в потоках ветра. [3,11]

Считается, что максимальная концентрация вред­ных веществ в приземном воздухе наблюдается на расстоянии равном 3—5 высоты здания (Н зд). Если по ретровому потоку последовательно расположены не­сколько зданий, выделяющих агрессивные газы и твердые продукты, то между ними образуется меж­корпусная циркуляционная зона, в которой будут со­держаться выбросы от большинства из этих зданий. Картина, приведенная на рис. 7.2, характерна для прямоугольных зданий при длине Ь^10НЗД и ширине Ь<2,5НЗД.

Существуют специальные методики расчета гра­ниц зоны аэродинамической тени для зданий различ­ных геометрических форм и размеров.

По мере удаления от источника выделений кон­центрация агрессивных газов будет уменьшаться за счет перемешивания с потоками воздуха. Считается, что максимальная концентрация на расстоянии от источника прямо пропорциональна производитель­ности источника и обратно пропорциональна квадрату его высоты над землей. Поэтому чем больше количес­тво вредных веществ, тем выше приходится подни-

а

АТМОСФЕРНЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Расстояние от основания труды ? м

мать трубы (рис. 7.3). Правда, абсолютное количе­ство вредностей, попадающее в атмосферу, оста­ется таким же. Недаром существует афоризм, что «чем выше трубы, тем ниже культура производ­ства».

Для строительных конструкций значительное кор­розионное воздействие оказывают не только высот­ные, но и наземные источники выбросов, т. е. те газовыделения, которые имеют место внутри зданий или на открытых этажерках и площадках. Для таких источников важно обеспечить скорость выхода воз­духа порядка 5—6 м/с, так как при таких скоростях капли дождя и снега не попадают в трубы и вытяжные отверстия. По этой же причине устройство зонтов над дефлекторами (когда скорость воздуха на выходе уменьшается) способствует повышению агрессивных продуктов в приземном слое атмосферы.

Выделяющиеся в атмосферу газы и пыль, как уже отмечалось в главе 1, начинают взаимодейство­вать с кислородом и влагой воздуха. Образуются мно­гочисленные химические соединения, из которых наи­большую коррозионную опасность представляют ди­оксид серы, сульфаты, оксиды азота, хлориды, хлор, хлористый водород, сероводород, диоксид углерода, озон. Время их пребывания в атмосфере является важным показателем оценки коррозионной опасности [1, 4, 6] (табл. 7.1). Оно может быть сокращено за счет вымывания осадками (дождь, снег).

Таблица 7.1

ВРЕМЯ ПРЕБЫВАНИЯ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ

Элемент или соединение

| Формула

Среднее время пребывания в атмосфере

Азот

N2

10е—2 х 107 лет

Диоксид углерода

С02

5—10 лет

Озон

о2

0,3—2 года

Диоксид азота

NO2

8—11 лет

Вода

Н20

10 суток

Сульфат ион

sor

10 суток

Оксид азота

NO

9 суток

Диоксид серы*

SO2

2—4 суток

Сероводород

H2S

0,5—4 суток

Примечание: количество диоксида серы в атмосфере в течение суток сокращается наполовину.

Атмосферу, в которую попадают вредные газы, аэрозоли и пыль иногда рассматривают как огромную окислительную систему с высоким содержанием кис­лорода. Соединения, образующиеся в атмосфере, превращаются в долгоживущие, например С02 или же способны участвовать в химических превращениях с образованием кислот (оксиды азота и серы), удаля­емых из атмосферы с осадками. В этих превращениях наряду с кислородом участвует озон, гидроксильный радикал ОН, нитрат-ион N03_, а также другие сое­динения и аэрозоли.

Оксиды азота и диоксид серы под влиянием гид­роксильных радикалов, озона при взаимодействии с влагой воздуха превращаются в растворы азотной и серной кислоты, Установлено, что 25—30% SO2 и 15— 25% Ж)2 переносятся ветрами от промышленных зон на расстояние более 200 км и выпадают вместе с осадками в виде так называемых кислотных дождей.

Для формирования кислотного дождя большую роль играют аэрозольные частицы, которые соединя­ются с жидкой фазой, образуя дождевые капли, кото-

Подпись: Таблица 7.2 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ В НЕКОТОРЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ РАЙОНАХ, МГ/Л [25] Наименование объекта Са Mg Na К НС03 SO* С1 Суммарное количество солей PH ср. мах. ср. мах. ср. мах. ср. мах. ср. мах. ср. мах. ср. мах. ср. мах. ср. мах. Березняки 3,7 11,5 1,6 3,6 1,7 11,8 1,2 2,6 3,6 28,1 14,1 36,8 4,6 8,5 30 64 5,9 3,9 Челябинск 12,3 37 3,5 9,4 4,0 11,4 2,1 12,3 28,6 64,7 20,4 49,8 5,0 15,6 76 141 6,7 5,4 Магнитогорск 8 22 2,5 9,0 2,6 6,5 1,2 2,8 18,9 47,3 13,0 49,6 3,2 5,4 50 137 6,5 5,3 Уфа 4,3 14,6 1,3 4,0 3,0 15,1 1,0 3,1 6,5 25,4 11,6 31,6 3,3 11,8 81 68 6,2 4,4 Белорецк 12,0 39,0 5,9 10,8 2,3 6,0 1,4 3,0 21,9 45,5 28,7 33,6 4,4 9,4 81 204 6,2 6,7

рые поглощают диоксиды серы и азота. В свою оче­редь аэрозольные частицы представляют сажу, ко­поть, продукты неполного сгорания топлива. Составы кислотных дождей могут значительно отличаться в зависимости от концентрации ионов сульфата, нит­рита, хлоридов водородного показателя PH (табл. 7.2).

Считается, что кислотные дожди на 2/3 вызыва­ются диоксидом серы и на 1/3 оксидами азота. Так как при нормальных условиях дождевая вода (содержа­щая растворенный диоксид углерода, образующий угольную кислоту) может иметь PH = 5.6, то кислотны­ми приняты осадки с PH меньше 5.6

Зафиксированны кислотные дожди с PH =4, 3.5 и даже 1.5. Их опасность усугубуляется тем, что выпа­дать они могут на значительном удалении от источ­ника загрязнений, разрушая жилые здания, истори­ческие памятники, сельскохозяйственные строения, снижая урожайность, вызывая болезни лесов, изме­няя геохимический состав водоемов [16].

Что касается твердых сред, то их мощными тех­ногенными источниками являются металлургические и горно-обогатительные предприятия, производства удобрений. В сутки на 1 м2 поверхности таких пред­приятий может выпадать до 4 грамм пыли. Радиус пылевыделения от предприятий достигает 2—3 км, а содержание сернистых соединений в пыли 0,2—0,4%.

Распространение пылевидных частиц также как и газовых зависит от направления ветра. Поэтому зда­ния, сооружения, открытое оборудование, попадаю­щее в розу ветров с наветренной стороны от источ­ников выделений будут подвергаться агрессивным воздействиям [3] (рис. 7.4).

Загрязнения на промышленных предприятиях превращают верхний слой грунтов по существу в смесь почв с аэрозолями, толщина которого достигает десятков сантиметров даже на значительном удале­нии [31].

При проектировании защиты от коррозии отдель­ные данные по агрессивным составляющим атмосфе­ры можно использовать из специального раздела про­ектной документации — «Охрана окружающей среды» если такой раздел разработан для промышленной площадки (32).

Особую опасность для окружающей природы и подземных строительных конструкций представляют твердые бытовые и производственные отходы. Их влияние на окружающую среду зависит от содержа­
ния водорастворимых составляющих и химического состава.

Отходы накапливающиеся на промышленных объектах вызывают сложные проблемы с их утилиза­цией и использованием. Типичным примером являют­ся склады золы и шлака, удобрений, шахтные выра­ботки, шламонакопители, продукты образующихся от гальванических и травильных производств. Например, в отвалах ТЭС могут находиться такие токсичные продукты, как мышьяк, кадмий, хром, свинец, молиб­ден. Шламы, полученные с гальванических цехов, со­держат цианиды, мышьяк, 3-х и 6-й валентный хром.

Атмосферные осадки или поверхностные воды, просачиваясь через толщу твердых продуктов, рас- творяют и переносят агрессивные и токсичные вещес­тва в нижелажащие горизонты. Затем они перемеща­ются как и жидкие среды. і

Изменения химического состава подземных вод, расположенных под отвалами твердых отходов, могут прослеживаться до 1—1,5 км. Известны случаи ава­рий подземных коммуникаций, вызванные коррозией подземных трубопроводов, проложенных под откры­тыми отвалами минеральных удобрений.

К опасным источникам загрязнений относятся свалки бытовых отходов, а проблема свалок остро стоит в большинстве городов нашей страны. Склади­рование съедает полезную площадь, являясь очагом загрязнения окружающей среды.

Поэтому внимание многих исследователей привле­чено к разработкам более эффективных способов ути­лизации отходов, включая извлечение из них ценных материалов (металла, дерева, полимеров), сжигание, получение горючих газов за счет процессов гниения и др. В качестве примера можно привести конструктив­ные решения наземных свалок, доступных для осмотра и ремонта, обеспечивающих систему контроля, в кото­рых предусмотрены мероприятия по уменьшению атмо­сферной эрозии путем устройства сплошной одерновки. Кроме того, отходы хранятся спрессованными, что зна­чительно уменьшает площадь свалок, рассчитанных на длительный срок. Рис. 7.5.

Діїя уменьшения влияния твердых отходов важно исключить их увлажнения атмосферными осадками. Поэтому сооружения, где происходят погрузо-разгру- зочные работы и твердые продукты попадают на зем­лю, следует выполнять с навесами и покрытиями, обеспечивающими защиту от атмосферных осадков.

АТМОСФЕРНЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
АТМОСФЕРНЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *