В первую очередь десульфуризационные установки строились на электростанциях, работающих на пыли каменных углей, а в последние годы и на станциях, сжигающих бурые угли. Большинство установок работает по известковому методу, основанному на промывке дымовых газов известковой суспензией, после чего сульфид кальция в окислительной колонне превращается в сульфат кальция, из которого после разделения в центрифугах получают товарный гипс. Введение систем сероочистки привело к повышению отпускной цены на электроэнергию на 30 %.
Основной недостаток систем сероочистки - очень высокая стоимость строительства и эксплуатации (системы сероочистки повышают затраты на строительство и эксплуатацию электростанций на твердом топливе в среднем на 32 %).
Для достижения максимальной высоты эмиссии атмосферных выбросов наиболее целесообразным является применение высоких одиночных многоканальных труб.
Для уменьшения концентрации сернистого ангидрида в воздухе городов реальными представляются следующие меры.
1. Замена твердого топлива и высокосернистого мазута природным газом и малосернистым мазутом в отопительных и промышленных котельных и ТЭЦ, размещенных в непосредственной близости от жилых массивов. Реальность этого направления подтверждается благоприятным топливным балансом, поэтому имеется возможность снабдить природным газом значительное число отопительных котельных и ТЭЦ, а также ряд крупных тепловых электростанций.
2. Освоение методов улавливания сернистого ангидрида на ТЭЦ.
3. Очистка мазута от серы на нефтеперегонных заводах.
4. Кратковременное сжигание малосернистого мазута или газа на электростанциях при особо неблагоприятных метеорологических условиях.
Среди различных групп и классов углеводородов наиболее опасными являются полициклические ароматические углеводороды, в структуру которых входят от 2 до 6-7 бензоловых колец.
Бенз-(а)-пирен C20H12 ПДК=1мг/100м3 1-класс опасности.
В группе обладает высокая канцерогенная активность (20 штук)
М=252 Т лав = 80 °С Т кип = 250-300 °С
В чистом виде похоже на канифоль. Сублимирует при нормальных условиях. В атмосфере находится в виде паров или в адсорбированном виде. Окисляется в атмосфере до СО2 и H2О.
Воздействие на здоровье человека: вызывает раковые заболевания.
Источники:
-коксохимическое производство
-топливосжигающие установки
-алюминиевые источники
-электрические станции.
Канцерогенные вещества поступают в атмосферу с продуктами сгорания топлив, а также с газовыми выбросами нефтеперерабатывающих, коксохимических и асфальтобетонных заводов, агломерационных фабрик, обогатительных фабрик, терриконов угольных и сланцевых шахт.
К числу обладающих большой канцерогенной активностью и достаточно хорошо изученных канцерогенных веществ следует отнести в первую очередь 3,4-бензпирен (С20Н12), который образуется в процессах пиролиза угля и углеводородных топлив при температуре более 600 °С и обнаруживается в саже, дымовых газах, выхлопе автомобилей.
По некоторым данным механизм образования 3,4-бензпирена протекает с участием ацетилена и других углеводородов ацетиленового ряда, образующихся при пиролизе или крекинге. Балансовые уравнения образования 3,4-бензпирена могут быть представлены в виде:
- из ацетилена
10С2Н2→С20Н12+4Н2;
- при пиролизе метана
20СН4→10С2Н2+60Н2→С20Н12+34Н2.
Концентрация в воздухе 3,4-бензппрена увеличивается вместе с масштабом города, при этом максимальные концентрации наблюдаются зимой. ПДКм.р в атмосферном воздухе населенных мест по 3,4-бепзпирену очень жесткая и составляет 0,1 мкг/100 м3. Высокие концентрации 3,4-бензпирена обнаружены в районе размещения металлургических, коксохимических и нефтеперерабатывающих заводов. Для городов с местным отоплением на угле максимальные концентрации имеют место в зимний период.
Исследования показали, что существенные количества канцерогенных веществ образуются при сжигании угля в слое, сжигание же топлива в пылеугольных топках не сопровождается значительным выбросом канцерогенных веществ в атмосферу (табл. 7).
Таблица 7 – Содержание полициклических углеводородов при сжигании угля в разных топочных камерах, %.
| Вещество | Топка с неподвижными колосниками | Цепная решетка | Пылеугольная топка |
| 3,4 – бензпирен 1,2 – бензпирен Пирен Флуоретан | 100 100 100 100 | 0,01 0,01 0,10 - | 0,01 0,05 0-0,20 0-0,10 |
Из табл. 7 видно, что концентрация 3,4-бензпирена в топках с неподвижной колосниковой решеткой, применяемых главным образом в установках для отопления домов и мелких котельных, на 4 порядка превосходит содержание 3,4-бензпирена в котлах электростанций.
Исследования показали, что при слоевом сжигании угля в малометражных котлах, особенно в период розжига слоя дровами, концентрация 3,4-бензпирена в продуктах сгорания составляет 150-170 мкг/100 м3, что с учетом высоты дымовой трубы 5-8 м и ее расположения вблизи соседних зданий может создавать в зоне пребывания человека концентрации, превышающие ПДК.
Как в отопительных котлах, так и в металлургических агрегатах и в двигателях внутреннего сгорания наблюдается четкая корреляция процесса ухудшения качества горения и выхода 3,4- бензпирена. Большие количества его выделяются только при режимах горения, сопровождающихся сажеобразованием. При хорошем качестве сжигания газа концентрация 3-4-бензпирена в продуктах сгорания невелика, а в ряде случаев даже ниже, чем в окружающем воздухе. Образование 3,4-бензпирена зависит от режима горения, прежде всего от количества кислорода и температуры.
Максимальный уровень концентраций 3,4-бензпирена в продуктах сгорания составляет 2,5 - 3,0 при сжигании газа и 90-100 при сжигании мазута, а минимальный 0,5 - 1,0 для газа и 3 - 5 мкг/100 м3 для мазута. При сжигании угля выброс 3,4-бензпирена выше, чем при сжигании мазута, а при сжигании мазута в смеси с газом приближается к уровню выброса на мазуте. С увеличением нагрузки от 50 до 100 % концентрация 3,4-бензпирена обычно снижается.
Из приведенных выше данных следует, что перевод котлов электростанций на сжигание газа снижает выброс 3,4-бензпирена в атмосферу в среднем в 10 раз. Вместе с тем, если в продуктах сгорания электростанций превышение ПДКм.р(С/ПДКм.р) по SO2 и NOX составляет обычно 5000-8000, то по канцерогенным веществам это превышение от 100 до 200.
Электростанции не создают зоны превышения ПДК по канцерогенным веществам. Такие зоны обычно создаются коксохимическими, металлургическими, нефтеперерабатывающими производствами, а также автомобильным транспортом.
Как правило, значительный выброс канцерогенных веществ двигателем связан с общим ухудшением качества горения, а увеличение выброса СО обычно сопровождается увеличением выброса сажи и 3,4-бензпирена.
Основной вклад в выброс 3,4-бензпирена металлургическим производством вносит обычно коксохимическое, а также агломерационное производство (70- 75%), выбросы которого составляют 1-6 млн м3/ч, а концентрация 3,4-бензпирена находится в пределах 78-216 мкг/100 м3.
Зависимость образования 3,4-бензпирена от α имеет экстремальный характер с минимумом вблизи α ≈ 1,10, аналогично зависимости СО=ƒ(α). В хорошо отрегулированных топочных устройствах выход 3,4-бензпирена не превышает (0,2-0,4) 10-2 мкг/100 м3 продуктов сгорания. Следует также отметить, что 3,4-бензпирен хорошо растворяется в ацетоне, бензоле, толуоле и ряде других растворителей и может быть уловлен фильтрами из ткани ФПП-15. 3,4-бензпирен может быть также ликвидирован путем прямого дожигания или окисления на катализаторах (например, в автомобильном нейтрализаторе при температуре 300-400 0С) при подаче дополнительного воздуха.
4 Критерии качества атмосферного воздуха.
4.1 Критерии качества атмосферного воздуха.
В тех случаях, когда для химического вещества не разработана его ПДК в атмосферном воздухе, необходимо проводить исследования по установлению максимально разовой и среднесуточной ПДК.
Предельно допустимая концентрация вредного вещества а атмосферном воздухе - это максимальная концентрация, отнесенная к определенному времени определения (30 мин, 24 ч, месяц, год), которая при регламентированной вероятности ее появления не оказывает на человека и его потомство прямого или косвенного вредного воздействия, не снижает работоспособности и не ухудшает его самочувствия.