Содержание
- Окись углерода и окислы азота, фотохимическое загрязнение
- Окись углерода
- Фотохимическое загрязнение воздуха
- Рекомендуем посмотреть:
Окись углерода и окислы азота, фотохимическое загрязнение
В этом обозрении мы сосредоточим внимание на двух классах загрязнителей воздуха: окиси углерода и фотохимических загрязнителях. Источником окиси углерода являются автомобили. Порядка 70% годового выброса окиси углерода в атмосферу приходится на автотранспорт. В большинстве крупных городов 90% и больше окиси углерода попадает в воздух вместе с выхлопными газами от автомобильных двигателей.
Фотохимические загрязнители появляются в воздухе в результате реакций, которые происходят между первичными загрязнителями, попадающими в атмосферу в виде выхлопных газов. К первичным загрязнителям относятся окислы азота и углеводороды. Автомобили несут ответственность за 45% годового выброса в атмосферу окислов азота и 36% углеводородов. Учитывая все это, не удивительно, что при решении проблем загрязнения воздуха так много внимания уделяется автомобилям.
Окись углерода
Первый шаг в борьбе с выбросами окиси углерода состоял в увеличении количества воздуха по отношению к топливу в горючей смеси двигателя, работающего на бензине (обеднение смеси). Дополнительный воздух обеспечивает более полное сгорание бензина, что уменьшает количество окиси углерода в выхлопных газах. В некоторых двигателях применяется инжекция воздуха. Воздух смешивается с выхлопными газами для доокисления окиси углерода до двуокиси. Представляется необходимым обязательный анализ выхлопных газов автомобилей для выявления неисправностей оборудования, контролирующего выброс окиси углерода.
Более полувека ученые подозревали, что концентрации окиси углерода, обнаруженные в наших городах, являются опасными для здоровья. Но только за последние несколько лет были получены необходимые данные для надежных выводов, Теперь мы знаем, что окись углерода, содержащаяся в воздухе, представляет реальную опасность для здоровья.
Фотохимическое загрязнение воздуха
Для фотохимических реакций требуется световая энергия. Некоторые загрязнители атмосферы – окислы азота и углеводороды – вступают в фотохимические реакции. В результате образуются новые загрязнители воздуха, в том числе озон, альдегиды, а также необычные органические соединения. Эти новые загрязнители в сумме определяют фотохимическое загрязнение воздуха, поскольку они появляются в результате фотохимических реакций. Таким образом, за фотохимическое загрязнение атмосферы ответственны источники выбросов в воздух окислов азота и углеводородов. Поэтому борьба с фотохимическим загрязнением воздуха является по сути дела борьбой с выбросами в атмосферу окислов азота и углеводородов.
Как мы уже упоминали, сжигание ископаемых видов топлива в двигателях и топках создает такое интенсивное нагревание, что из обычных природных компонентов воздуха – азота и кислорода – образуются загрязнители атмосферы – окислы азота. Они возникают при высоких температурах. развивающихся в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, используемых, например, в автомобилях. Эта же реакция происходит в топках, установленных на тепловых электростанциях. Большая часть наших данных о влиянии окислов азота на здоровье относится к двуокиси азота. Исходно двуокись азота составляет лишь 10% выбросов всех окислов азота в атмосферу; однако в ходе сложной последовательности химических реакций в воздухе значительная часть окиси азота превращается в двуокись азота – гораздо более опасное соединение.
Борьба с присутствием окислителей в воздухе сводится к контролю за выбросами углеводородов и окислов азота. Поскольку значительная часть этих загрязнителей выбрасывается автомобилями, усилия были направлены на уменьшение выбросов именно этими источниками. Тепловые электростанции, работающие на угле, нефти или природном газе, представляют собой еще один важный источник окислов азота.
Перечень успехов в деле борьбы с загрязнением воздуха автотранспортом внешне выглядит вполне привлекательно, в основном как результат усилий законодателей подвести под эту борьбу прочный фундамент закона. По существу борьба с автомобильными выбросами открыла эпоху новой концепции в охраны окружающей среды – именно силового давления. Закон предписал сокращение на 90% выбросов автомобилями окиси углерода, окислов азота и углеводородов по сравнению с выбросами этих веществ автомобилями моделей 70-80-х годов прошлого столетия. На сегодняшний день автомобильные промышленники изо всех сил добиваются смягчения стандартов на автомобильные выхлопы, и это наверняка будет продолжаться до тех пор, пока проблема чистого воздуха останется в повестке дня как злободневная проблема.
И все же сегодня мы сталкиваемся со многими серьезными трудностями. Как обрести уверенность в том, что устройства для нейтрализации выхлопных газов на автомобилях действительно установлены и обеспечивают удаление нужных количеств загрязнителей, чтобы удовлетворить требуемым стандартам? Усилия ГИБДД (дорожной инспекции) по проверке правильности работы соответствующего оборудования встречают сильнейшее сопротивление водителей машин. Самовольные изменения в оборудовании для предотвращения выбросов выхлопных газов в атмосферу были обнаружены у 12-19% проверенных автомобилей, причем куплены эти автомобили были с исправными каталитическими преобразователями. Неудивительно, что попытки проверок со стороны дорожной инспекции встречают сопротивление! Враг – уже не автомобильные концерны, этот враг – мы сами!
Каково же вате мнение? Устанавливая стандарты, которые невозможно выполнить, действительно ли мы превращаем закон в шпоры, вынуждающие промышленность улучшать контроль за загрязнением атмосферы? Не приведет ли такая политика к серьезным потрясениям в обществе? А проблема воздуха, которым мы дышим? Сколько, по-вашему, мы готовы платить, если это необходимо, за обеспечение самих себя чистым воздухом?
Подведем итоги этого обозрения. Окись углерода попадает в воздух как загрязнитель тогда, когда углерод бензина, а в меньшем количестве и других видов топлива, окисляется в процессе горения лишь частично. В большинстве городов 90% выбросов окиси углерода в воздух приходится на долю выхлопных газов автомобилей. Окись углерода образуется и при курении. При вдыхании окиси углерода (независимо от природы ее источника) последняя химически связывается с гемоглобином крови, тем самым уменьшая количество кислорода, переносимого кровью к клеткам тела. У курильщиков из процесса переноса кислорода «выключается» вдвое больше гемоглобина, чем у некурящих, даже если и те и другие вдыхают воздух, удовлетворяющий стандартам качества.
Контроль за выбросами автомобилей, особенно в связи с применением каталитических преобразователей, позволил уменьшить выбросы окиси углерода в атмосферу в расчете на 1 км пробега одного автомобиля. К несчастью, возросшее число автомобилей на дорогах существенно повысило суммарный годовой пробег автомобилей, что в известной степени обесценило применение технических средств контроля за выбросами окиси углерода. Так, при сокращении на 85% количества выбросов окиси углерода на 1,5 км пробега автомобиля общий выброс окиси углерода в атмосферу за год в течение этого периода уменьшался всего на 25%. В последнее десятилетие 50 крупных городских регионов по-прежнему страдали от повышенных по сравнению со стандартом выбросов окиси углерода.
Качество воздуха по содержанию окиси углерода становится все хуже. При низких концентрациях окиси углерода в воздухе (что приводит к «связыванию» 2-5% гемоглобина в крови) обнаруживается понижение восприятия и оценки яркости источников света и некоторые затруднения при сложении нескольких чисел «в столбик». При связывании с окисью углерода всего 3% гемоглобина у лип, страдающих стенокардией, чаще происходят приступы болей в сердце.
Еще один класс загрязнений атмосферы – это окислы азота. Они образуются при сжигании ископаемых видов топлива. Примерно 40% годового выброса окислов азота попадает в атмосферу в результате сжигания бензина в автомобильных двигателях, а 30% – в результате сжигания топлива на тепловых электростанциях. Источником углеводородов являются главным образом автомобили (35%) и промышленные процессы (35%). При реакциях окислов азота с углеводородами на солнечном свету образуются фотохимические загрязнители воздуха, из которых наиболее активным является озон. Озон называется окислителем вследствие присущей ему сильной окислительной способности. При окислении азота сначала образуется главным образом (90%) окись азота (один атом азота и один атом кислорода, которая в процессе дальнейшего окисления быстро переходит в двуокись азота. При содержании двуокиси азота в воздухе, превышающем установленные стандарты качества воздуха, увеличивается число респираторных .заболеваний (катар верхних дыхательных путей, бронхит, круп, воспаление легких); возможно, это связано с тем, что двуокись азота повышает восприимчивость людей к патогенным агентам, вызывающим эти заболевания. У людей с хроническими заболеваниями дыхательных путей, таких, как эмфизема легких и астма, подвергшихся воздействию двуокиси азота, повышается вероятность серьезных осложнений (например, воспаления легких). Было обнаружено, что при наличии фотохимических окислителей в воздухе у лиц, страдающих астмой, астматические приступы возникают чаще; это происходит уже при содержании окислителей, составляющем 25% от установленного стандарта. Напомним, что астмой страдают 3-5% населения.
Читайте также: Кожух грм гранта 8 клапанная
Повреждение растений – как декоративных, так и сельскохозяйственных – из-за воздействия озона приносит огромные убытки (миллиарды долларов); повреждения, возникшие в результате воздействия озона не исчезают, даже если его содержание затем снижается до установленного стандарта.
Для контроля за выбросами окислов азота и углеводородов в атмосферу и сокращения количества фотохимических окислителей проводится модификация автомобильных двигателей и очистка выхлопных газов. Каталитические преобразователи, установленные на автомобилях, окисляют несгоревшие углеводороды до двуокиси углерода и воды и преобразуют окислы азота в газообразный азот – вещество малоактивное. Изменения в промышленной технологии, такие, как уменьшение забора воздуха, способствуют сокращению выбросов окиси азота. Однако при всех этих изменениях возрастание потребления угля тепловыми электростанциями и увеличение суммарного пробега автомобилей сохраняют общий объем выбросов окислов азота и углеводородов примерно на одном и том же (и притом высоком) уровне. В результате в городах стандарты на качество воздуха по содержанию озона не выполняются. Фотохимическое образование озона становится серьезной проблемой.
Каталитический преобразователь помогает нам поддерживать чистоту воздуха, однако он легко отравляется свинцом, содержащимся в бензине. Вследствие этого свинец, который долгое время добавлялся в бензин, был исключен как добавка к горючему. Соединения свинца, попадающие в воздух при сгорании этилированного бензина в двигателях автомобилей, увеличивают содержание свинца в организме человека.
Особенно чувствительны к повышенному содержанию свинца дети. Вплоть до 1970-х годов свинец был важным компонентом красок. Хотя его применение в красках сейчас запрещено, дети, живущие в разрушающихся старых домах, подвергаются риску свинцового отравления, особенно если они поедают облупившуюся краску. Свинец, присутствующий в воздухе, дополнительно увеличивает содержание свинца в организме детей, и вероятность свинцового отравления возрастает. Хотя часть источников свинца прекратила свое существование, старая краска осталась, и проблема свинцового отравления детей все еще не решена.
от проекта «Инфоурок»
Источник: