Кислі дощі
Ми не розглядатимемо тут глобальних наслідків можливих катастроф, подібних Чорнобильській, виникнення парникового ефекту на Землі, знищення захисного озонового шару, неконтрольованих викидів вуглеводнів, окислів азоту, інших активних сполук, чи свинцевого отруєння всього живого на територіях, що прилягають до доріг. (Тут доречно нагадати гіпотезу, згідно з якою вірогідною причиною загибелі римської цивілізації було хронічне отруєння жителів великих міст водою із свинцевих водопроводів...) Мета цього розділу скромніша – ще раз привернути увагу і систематизувати відомості про повсякденне явище, яке вже стало звичним,– прогресуюче знищення живого на Землі кислими дощами. Вони, зі свого боку, є породженням дедалі зростаючих об'ємів спалювання сірковмісних видів палива, передусім у печах ТЕЦ. Щоправда, дещо привносить у цей процес і природа – під час виверження вулканів виділяється двоокис сірки та сірководень. Але ці явища епізодичні, локальні, і тому не відіграють такої значної ролі, як техногенні процеси.
Хімічний сенс явища кислих дощів простий. При спалюванні сірковмісних сполук утворюється двоокис сірки S02(сірчистий газ).
Взаємодіючи з киснем повітря під дією ультрафіолетового випромінювання, він переходить у сірчаний ангідрид S03, котрий у свою чергу, сполучаючись з водяною парою, перетворюється на сірчану кислоту. Зрештою, частина сірчаного ангідриду може, залежно від умов, утворюватися вже під час процесу спалювання. Крім того, зростання температури горіння в печах зумовлює часткову безпосередню взаємодію азоту з киснем з наступним утворенням оксидів азоту, які далі перетворюються на азотну кислоту - другий активний компонент кислих дощів. Слабкі розчини кислот, що випадають на поверхню землі разом з атмосферними опадами, ушкоджують рослини не стільки безпосереднім опіком, скільки підвищенням кислотності ґрунту. Очевидно, не безневинні вони й для людей і тварин, у першу чергу при вдиханні ними кислотних туманів. Зазнають «травм» і будівлі, і металеві конструкції. Коли на організм людини протягом довгого часу діють, здавалося б, незначні кількості сірчистого газу, розвивається хронічний катар дихальних шляхів, кон'юнктивіт, карієс зубів, змінюється склад крові, з'являється недокрів'я, порушуються функції печінки. Надто чутливі до кислих дощів діти. Від забруднення біосфери вони у 2,5 рази частіше, ніж дорослі, потерпають від хвороб дихальних шляхів. Дуже чутливі до атмосферних забруднень і люди похилого віку, вагітні жінки.
Та не лише живі організми чи технічні споруди гинуть від контакту з кислотами. Недавно з'явилось повідомлення: димові гази розміщеної неподалік ТЕЦ швидко руйнують величне творіння природи - Великий каньйон річки Колорадо: кришаться й обсипаються скельні виступи, обвалюються яруги. Екологічні організації США розпочали кампанію за те, щоб закрити ТЕЦ або обладнати її очисними спорудами. Так само екологічні організації різних країн ведуть боротьбу з джерелами кислих газів, у першу чергу – з енергетичними та промисловими установками поблизу великих міст: відомо, що історичні й архітектурні пам'ятки в Римі, Афінах та інших містах руйнуються з катастрофічною швидкістю. Одна з причин прискорене перетворення мармуру і вапняку будівель та статуй у нестійкий, водорозчинний гіпс під дією окислів сірки. Дивує і навіть обурює намір відомчих і міських організацій побудувати у Львові, в безпосередньому сусідстві з містом, нову ТЕЦ, що працюватиме в основному на вугіллі, замість, як пропонується екологічними, неформальними організаціями, використати для цього природний газ.
За даними американських інститутів в Європі (крім країн колишнього СРСР) біологічна смерть, спричинена кислими дощами, спіткала вже понад 31 мільйон; гектарів лісу, в першу чергу гірського, ялинового. У НДР різною мірою пошкоджено, вже близько 90% лісів, в ЧССР та Польщі - 70% (в Польщі на одному гектарі ґрунтів осідає щороку близько 100 кг сполук сірки), у Німеччині - 54%, Швейцарії та Естонії - 50%, Великобританії та Греції - 64%. Щодо лісів Альп чи чеських Рудав, то про них можна говорити як про національну екологічну катастрофу. Гори вкриті стовбурами сухих ялиць. А смерть лісів, перетворення гір на пустелю - не лише сигнал про критичний стан атмосфери, яка стає небезпечною для всього живого. Це матиме дальші наслідки: лавинне погіршення кліматичних, метеорологічних умов - ліси втрачають свою роль акумуляторів сонячної енергії, генераторів кисню, запобігання повеням. Оголені гірські схили не становитимуть ніякої перешкоди для повеневих потоків і талих вод, зазнаватимуть швидкої її ерозії. Дослідження, проведені в США у межах національної програми з оцінки кислих дощів, дали невтішні наслідки. Скажімо, в районі Лос-Анджелеса зареєстрували кислотність, рівну кислотності цитринового соку. В результаті більшість озер цієї зони має кислу воду, часом таку, де взагалі неможливе життя. Відповідно спостерігається значне зниження врожайності полів.
Причини забруднення атмосфери кислими сполуками сірки відомі, одначе для успішної боротьби з ними треба встановити їх походження, джерела бруду. Якщо не враховувати сполуки сірки природного походження, то основними джерелами оксидів сірки є їх виділення в промислових процесах металургії, одержання целюлози, в процесах окислення, у тому числі спалювання сірковмісних сполук нафти та продукції її переробки. Але найбільшим за обсягом та найважчим для очищення є двоокис сірки, побічний продукт при спалюванні вугілля. Вміст двоокису сірки в газах таких підприємств відносно високий. Причому, як це не дивно, саме тому їх легше очистити - утилізувати сірку. Відомо, що значну частину так званої супутньої сірки одержують саме з відхідних газів кольорової та чорної металургії. На даний момент вважають, що рентабельною може бути очистка газів з півтора і навіть півпроцентним вмістом двоокису сірки. Одначе гази, де сірки небагато, утилізувати, не можна, їх треба очищати, що в свою чергу підвищує собівартість основної продукції. Тому в основному двоокис надходить в атмосферу у вигляді так званих бідних газів з умістом сполук сірки менше одного відсотку.
Нині менш відчутне забруднення атмосфери оксидами сірки при спалюванні .рідкого та газового палива. Хоча вихлопні гази автомобільних двигунів є одним з основних постачальників смогу в містах і містять такі токсичні речовини, як окис вуглецю, вуглеводні, в тому числі канцерогенні, оксиди азоту, але кількість оксидів сірки в них мінімальна. Це наслідок суворого обмеження, накладеного на вміст сірки у бензинах і запровадженого ще в доекологічний період для запобігання корозії двигунів. Крім того, первинні низькооктанові бензини нині майже не застосовують, а в процесах переробки нафти сірка майже повністю видаляється. Те ж саме, хоч і не такою повною мірою, стосується дизельного палива. Реальним джерелом забруднення атмосфери можуть бути лише високомолекулярні фракції нафти, мазуту, використовувані у котельнях, тим більше, що вони вміщують набагато більше сірки порівняно з легкими фракціями і практично від неї не очищаються.
Значно чистішим енергетичним паливом є природний газ. Правда, домішки сірководню, що є високотоксичною отрутою в природних газах чи газах нафтопереробних заводів, можуть бути дуже значними (наприклад у газах Поволжя та Уралу до 20 - 25 відсотків сірководню). Але вони успішно утилізуються, бо є одним із основних джерел технічного одержання сірки.
Мабуть, найбільш загрозливим джерелом забруднення атмосфери сірчистим газом є енергетичні (і побутові) установки спалювання вугілля. Згідно з оцінками, проведеними в Польщі, із загально її кількості 4,3-4,5 мільйонів тонн двоокису сірки, які виділялись у країні протягом 1985-1986 років, 45 відсотків слід віднести до силової енергетики, 20 - місцевої енергетики промислових підприємств і 23 - до побутово-комунального сектора. На промислові хіміко-технологічні процеси припадає менше 10 відсотків сірчистого газу, а близько двох - на транспорт і комунікацію. Адже спалюване вугілля залежно від сорту і родовища, може містити від 0,1 до семи відсотків сірки, яка сьогодні практично не видаляється. В зв'язку з частковим вичерпанням запасів висококондиційного вугілля у світі спостерігається стійка тенденція переходу до гіршого, високосірчистого палива. Тим часом димові гази ТЕЦ містять мало сполук сірки і їх утилізація відомими методами на даний момент не економічна. Ще кілька десятиліть тому вважалося достатнім розвіювати димові гази на можливо більшій площі і тим самим зменшувати місцеву концентрацію шкідливих газів. Але ж абсолютна їх кількість від цього не зменшувалася, а перенос кислих газів на інші райони викликає протести суміжних країн. Недавно 21 європейська країна підписали конвенцію, згідно з якою їхні уряди зобов'язуються зменшити до 1993 року виділення двоокису сірки на 30 відсотків порівняно з 1980 р.
Як же очищати атмосферу від сполук сірки - головної причини кислих дощів? Можливих шляхів розв'язання цієї проблеми є кілька. Але, відверто кажучи, жодний з них не є сьогодні ефективним. Так, збагачення вугілля позбавляє його лише частини неорганічної сірки.
Хімічними чи мікробіологічними способами попередньої обробки вугілля можна усунути теж лише неорганічну сірку. Крім того, незважаючи на інтенсивні наукові розробки, ці способи мало економічні і складні технологічно, потребують великих затрат реагентів і дають багато відходів. Існують хімічні процеси, в основі яких лежить окислення сполук сірки різними реагентами: сумішшю повітря та водяної пари, їх відновленням, обробкою вугілля кислотами чи лугами, екстракція їх органічними розчинниками. Обробка вугілля значними кількостями таких агресивних реагентів, як суміш соляної та азотної кислот, теж зменшує вміст органічної сірки. Але всі ці методи вимагають тонкого подрібнення вугілля і супроводжуються погіршенням його технічних і теплотворних характеристик.
Це ж саме стосується й мікробіологічного методу очищення. Щоправда, найновіші дані вказують на можливість часткового (до 50 відсотків) усунення атомів сірки, міцно зв'язаних з органічною масою вугілля, але ці дослідження, здається, ще не вийшли з фази модельних досліджень.
Більш ефективним шляхом слід вважати очищення димових газів від сірчистого газу та модифікацію самого процесу спалювання.
Очевидно, найефективнішим, радикальним, способом розв'язання проблеми кислих дощів буде переведення вугілля у газове чи синтетичне рідке паливо. 3а цих процесів сірка практично повністю видаляється внаслідок її переходу в сірководень або сульфіди. Таке рішення вимагає цілковитої перебудови технічної бази енергетики. Однак не виключено, що в майбутньому без цього не обійтися. В зв'язку з вичерпанням легко доступних родовищ нафти завершується епоха “дешевої” енергетики. Тому ведуться інтенсивні дослідження з одержання економічно вигідного синтетичного рідкого палива на основі вугілля, переведення його в метанол чи вищі спирти.
Але сьогодні вугілля продовжують спалювати на ТЕЦ, отже ліквідація кислих дощів економічно і технічно мало реальні. Тому перед наукою і технікою постає невідкладна і гостра необхідність - розробити ефективні й економічно вигідні способи зниження вмісту сполук сірки у відхідних газах, у першу чергу в так званих убогих, які нині становлять найбільшу екологічну загрозу. Без перебільшення скажемо: якщо цю проблему не розв'яжуть в найближчі 10-15 років, то під загрозою опиниться або енергетичне і технічне існування цивілізації, або саме життя на Землі.
Тиран сучасності - шум. Це лихо виникло не сьогодні й не вчора. Ще римський філософ Сенека нарікав у своїх есе на “нестерпний міський шум”. Шопенгауер зводив спеціальні споруди, захищаючись від галасу візників та гуркоту вуличного кінного транспорту. Марсель Пруст працював у звуконепроникному кабінеті.
Сьогодні це видається нам смішними анекдотами – на тлі сучасних шумових водоспадів, що так щедро обливають нас щомиті. Однак багато років тому, коли тишу в містах порушували тільки стукіт коліс та цокання копит, Роберт Кох сказав: «Настане час, і людині доведеться нещадно боротися з шумом – найзлішим ворогом її здоров'я, як боролася вона колись проти холери й чуми». А Томас Едісон пророкував: «Міська людина, живучи в постійному шумі, неминуче приречена народжуватися глухою». Те саме мав на увазі й професор Анохін: «Боюся, що надзвуковий транспорт, ставши звичайним явищем нашого життя, загрожуватиме населенню планети напів-глухотою».
Сьогодні надзвукові літаки б'ють лише вікна (під час «освячення» нової авіаційної академії в американському штаті Колорадо при зльоті машин вилетіло добрих дві
| сотні шибок). Шибки, звичайно, найменша наша втрата. Річ у тім, що сильні шуми вбивають людину, хоча й поступово. Повітряна вібрація вражає нервові клітини, руйнує молекули й ферменти, від яких залежать найважливіші внутріклітинні процеси. Отак діє шумове бомбування. Супроводжуване ще й зменшенням вмісту калію в клітинах, воно призводить до глухоти та інших фізичних і нервових розладів. Вібрація вражає й кров'яну плазму, розкладаючи аскорбінову кислоту, а це гальмує роботу надниркових залоз і т.д. і т.п. Список шумових травм, які чатують на людину, можне продовжувати до безконечності.
Й це згубно не тільки для людини! Доведено, що звук убиває й планктон, і личинки бджіл, паралізує білі кров'яні тільця.
В одній з найгамірніших країн світу – США зареєстровано найбільшу кількість психічних захворювань, спричинених шумом (половина всіх лікарняних ліжок у психіатричних клініках зайняті хворими на шумові стреси).
Ось кілька цифр, що пояснюють цю психоепідемію: 1967 року через Чікагський аеропорт перейшло 573506 літаків, а через нью-йоркські–609413. Сьогодні ці цифри подвоїлися, над американськими мегаполісами воднораз пролітає по кілька літаків і шумовий ураган моторів узагалі не стихає.
«Не можна, щоб культ машин занапастив людину»,– казав Фолкнер, маючи на увазі машини, які спричинюють шум. А таких безліч – від електробритви й годинника до літака. Все навколо нас гуркоче: ліфт, вентилятор, телефон, телевізор, транзистор, міксер, млинок на каву, холодильник, не кажучи вже про автомобільні мотори, моторолери та мотоцикли, гримучу стереоапаратуру й тисячі підсилювачів, що заполонили все навколо нас. Від шумів нікуди не сховаєшся. Хоч би в яку дірку заліз – і там тебе дістануть високочастотні коливання, здебільшого невловні вухом, які стріляють у клітини, підривають молекули, «випаровують» калій, знищують гормони, оглушують, призводять до захворювань, позбавляють розуму.
За законами деяких країн Стародавнього Сходу приречених до страти вбивали шумом, «Злочинця не карати на горло, – свідчив такий страшний закон, – але флейти, барабани й дзвони мають не замовкати, аж поки злочинець збожеволіє, а відтак помре».
В одну дискотеку американського міста Теннессі поставили клітку з морськими свинками, змусивши їх у такий спосіб слухати сучасну музику, заради якої люди й приходять до дискотек. За 88 годин четверта частина клітин внутрішнього вуха свинок була розчавлена гуркотом 120 децибельного рок-н-ролу.
Скільки слухових клітин відмирає в нас щодня й щогодини – не знаю, але факт, що сильні постійні шуми підвищують тиск, спричинюються до розладів серця й травного тракту, й що більшою частиною «нервових перевтомлень», на які часто скаржимося, ми завдячуємо шумам, що бомбардують наші клітини під час роботи, прогулянки або ... сну.
Один-єдиний автомобіль у Парижі може збудити 300 тисяч чоловік, якщо пронесеться з належною швидкістю й гуркотом.
14 мільйонів мешканців англійських міст потерпають від шуму, що перевищує 65–70 децибелів, тобто безпечну межу. В Німеччині, порівняно «тихій» країні Європи, число громадян, приречених каратися від шуму, сягає 300 тисяч. Однак усе те дрібнички проти 11 мільйонів дорослих і 3 мільйонів дітей у США. Підвищений кров'яний тиск став останнім часом глобальною епідемією, й винні в цьому не холестерин і стреси взагалі, а саме шумові стреси.
І що дуже неприємно – хворобливі явища, спричинені шумом, хоч і виказують себе іноді з великим запізненням, однак завжди даються взнаки. Шум, як кажуть, бариться, та не забуває, – саме в цьому підступність цього інквізитора й тирана, що став постійним супутником і загрозою для мешканців планети.
Дедалі нестерпнішою стає вже й музична канонада. Вона все більше «облягає і обсідає» нас, щодня й щоночі, незважаючи на заборону грати й співати після 22-ї години. Хлопці вмикають магнітофони на балконах, і вулиця нараз мов захлинається, й починаєш кидатись у ліжку (якщо вже вклався спати), замотувати голову-або затикати вуха. Шумової розправи з сусідами ніхто ніколи не санкціонував, тим часом гримлять магнітофони й не видно цьому кінця-краю, бо ж на зміну дорослим підростає нова зміна любителів диско-музики. Якщо ж ви сподіваєтеся врятуватись від осточортілих старих і нових шлягерів у горах, помиляєтеся: в горах кожний другий турист озброєний транзистором. Як же впоратися людству з шумовою загрозою?
По-перше, треба перейти до виробництва «тихіших» машин. Уже випробовуються глушителі для реактивних літаків, але проблема шуму не буде вирішена, доки автомобілі ганяють наввипередки містом, а магнітофони безкарно змагаються на балконах.
Чи давно відвідували ви Пловдив? Там проїзд старовинною головною вулицею вже заборонений. Яке несказанне щастя відчуває людина від такої дрібниці: не треба на кожному кроці здригатися й озиратись, можна вільно погомоніти з приятелем – ніщо не гримить, не тріщить тобі у вуха.
Класифікація забруднювачів. Однією з основних причин інтенсивного насичення атмосфери міст шкідливими викидами є протиріччя між всезростаючим обсягом виробництва в усіх галузях народного господарства й повільним впровадженням нової прогресивної технології, ефективних очисних пристроїв, що перешкоджають забрудненню повітря.
Саме поняття забруднення повітря визначається до цього часу дуже суб'єктивно, як «присутність у повітрі небажаних частинок (домішок)». Сучасна наука не володіє поки що однозначним визначенням терміну «атмосферне забруднення». У деяких країнах атмосферним забрудненням називають будь-яке відхилення складу повітря від нормального, тобто від такого, що має в своєму складі 78,03% азоту, 20,9% кисню, 0,4% вуглекислого газу і приблизно 1 % водню, аргону та інших інертних газів. У США, Великобританії, ФРН та в ряді інших країн під забрудненням атмосфери розуміють відповідне джерело забруднення з визначеною характеристикою шкідливих домішок і оцінкою небажаних наслідків. У Франції під . цим терміном розуміють наявність у повітрі різних газів, парів, частинок твердих рідких речовин, включаючи й радіоактивні, котрі згубно впливають на людей, тварин, рослин, погіршують їх життєві умови, приносять матеріальні збитки. В Україні забруднення повітря визначається як перевищення норми гранично допустимих концентрацій шкідливих речовин у повітрі. Граничне допустимою концентрацією вважається така концентрація забруднювачів, що не чинить на людину прямого чи посереднього шкідливого й навіть неприємного впливу, не знижує її працездатності, не впливає на її самопочуття і настрій, не завдає істотної шкоди рослинам і тваринам. Таке розмаїття визначень цього терміну обумовлене складністю проблеми попередження й боротьби з забрудненням атмосфери, великою кількістю різних джерел забруднення з характерними для них шкідливими викидами, а також різнобічними несприятливими наслідками, що не дозволяє на основі всіх факторів Побудувати достатньо чітку єдину класифікацію. Більша частина викидів шкідливих речовин до атмосфери зосереджена в містах та околицях. Концентрація домішок, що зростають з року в рік, тут, звичайно, в 100–1000 разів вища, ніж у сільській місцевості. За даними преси, в Лондоні, Йокогамі, Нью-Йорку, Брюсселі та деяких інших містах середні концентрації 302 перевищують 0,5 мг/м3, а його максимальні концентрації сягають кількох мг/м3. Середня концентрація СО в Нью-Йорку, Лос-Анджелесі, Парижі, Мадриді та Монреалі становить близько 10 мг/м3, а максимальні концентрації – 200–300 мг/м3. В той же час далеко від міст концентрація сірчистого газу близько 0,001 мг/м3, окислу вуглецю 0,01 мг/м3. Загальна кількість забруднюючих речовин, що постійно тримаються в атмосфері, оцінюється в 9-109т при вазі її 5,3-10" т. Незважаючи на абсолютно малу питому вагу, небезпека її велика: по-перше, з часом кількість забруднюючих речовин нагромаджується, по-друге, інгредієнти розміщені нерівномірно, отже, у відповідних місцях ці концентрації надзвичайно високі, по-третє, навіть досить малі концентрації багатьох речовин надзвичайно токсичні. Частину забруднювачів становлять дими й гази штучного походження, решта проникає до атмосфери з поверхні землі, з океану, з космічного простору. Класифікація забруднювачів за природним і штучним походженням досить довільна, бо часто їх дуже важко розрізнити. Доцільніше диференціювати джерела забруднення. Можна виділити п'ять основних типів забруднювачів повітря:
1) спалювання сірковміщуючого палива (вугілля, нафтопродукти, природний газ);
2) вихлопні гази автотранспорту;
3) викиди промислових підприємств чи індустріальне забруднення повітря;
4) радіоактивні виділення;
5) пестициди й інсектициди. В результаті взаємодії забруднювачів, що надійшли до атмосфери, можуть виникати нові, ще токсичніші продукти. Механізмом такої взаємодії є фотохімічні реакції, реакції вільних радикалів, окислення й відновлення, полімеризація, конденсація, каталіз тощо. Не применшуючи загрози радіоактивного забруднення атмосфери та нещодавно визнаної вкрай серйозної загрози з боку органохлористих пестицидів, котрі непідвладні біологічному розпаду, слід визнати, що найнебезпечніші (через свою масовість і потенціональне зростання) перші три типи ЗП.
Всі види забруднювачів повітря в обсязі 80% є результатом енергійних процесів в їх широкому розумінні – видобутку, переробки й використання енергоносіїв. Понад 90% світової потреби в первинній енергії задовольняється зараз за рахунок нафти, вугілля й газу. Частина атомної енергії в енергобалансі становить поки що 1,5%, хоча перспективи у неї великі. Світовий видобуток палива швидко зростає. Якщо в 1970 році він становив 7 млрд. т умовного палива на рік, то до 1980 р. передбачається досягти 11 млрд. т. Продукти згоряння палива з вмістом сірки, що викидаються до атмосфери в безперервно зростаючих кількостях у результаті використання його для опалення житлових приміщень і промислових споруд, для енергетичних, транспортних та інших цілей, є одним з основних, якщо не головним джерелом забруднення повітря. Вже в 1970 р. з продуктами згоряння викидалося в усьому світі близько 100 млн. т твердих речовин, близько 150 млн. т сірчистого ангідриду, 300 млн. т окису вуглецю та понад 50 млн. т окислів азоту. Як свідчить статистика, близько 80% світової електроенергії припадає на долю теплоелектроцентралей (ТЕЦ), ккд яких не перевищує 40–42%. В димових газах котельних установок містяться такі токсичні речовини: при спалюванні вугілля тверді частинки (пил, зола, вуглекислота), окисли сірки та азоту, окис вуглецю; при спалюванні газу–окисли азоту, окис вуглецю, вуглеводні й альдегіди. Кількість викидуваних інгредієнтів може бути досить значною, особливо при порушеннях режиму горіння, і в значній мірі визначається типом використовуваного палива. Відстань розповсюдження інгредієнтів навкруги ТЕЦ потужністю понад 1 млн. кВт досягає 13– 15 км.
Основна питома вага у викидах ТЕЦ припадає на золу та окисли сірки (99– 98% S02і 1–2% S03). З'єднуючись з водяними парами атмосфери, триокис сірки дає початок сірчаній кислоті, суспензії якої надзвичайно небезпечні. На окислення S02 і перетворення його в S03 каталітичне діють суспензії металів у повітрі: заліза, цинку, марганцю та ін. Тому особливо небезпечним є виділення сполук сірки в районі металургійних заводів. Забруднення атмосфери сполуками сірки, посилене переміщенням останніх на далекі відстані повітряними течіями, перестало бути місцевим явищем й охоплює величезні території. Впливаючи одночасно з запиленістю, воно є у більшості країн головним видом не лише теплоенергетичного, а й промислового забруднення в цілому. Обслідування, проведені в США, показали, що навіть при дуже високій насиченості міста автотранспортом 35–60% всіх забруднень дає спалювання палива в котельнях. Сумарні викиди від електростанцій та місцевих систем опалення встановили тут у 1965 р. 22,5 мли. т, у 1968 р.–32 млн. т і в 1972 році–понад 40 млн. т. Із загальної кількості S02, що надійшов до атмосфери, 60% утворилося в результаті спалювання кам'яного вугілля, 20,7% припадає на нафтопродукти, решта–викиди промислових підприємств. На сучасному етапі розвитку техніки ще не розроблений економічно ефективний метод очищення продуктів згоряння від сполук сірки, однак цілком можливо очищати від сірки саме паливо, а також і відповідно його підбирати. Немає перешкод для очищення від сірки газоподібного палива. Технічно можна очищати й рідке паливо, але не завжди це економічно виправдано. Складніше видаляти сірку з твердого палива. Тенденція, що намітилася, зокрема, в Англії стосовно перерозподілу різних видів палива, дозволила зменшити кількість викидів твердих фракцій на 50%. Однак кількість SO2, що почав надходити у повітря, зросла при цьому на 56%. Аналогічне становище характерне й для інших країн. Захист атмосфери від сірчистого ангідриду вирішується нині розсіюванням його в димових трубах ТЕЦ висотою 180–320 м, вартість яких принаймні в 10 разів менша від вартості сіркоочисних споруд. І все ж подібний метод не рятує повітряний басейн від забруднень. Радикальним засобом уявляється використання обезсірченого природного газу. Окис вуглецю не є неминучим складовим елементом продуктів горіння в паливі. Правильна конструкція обладнання й відповідний догляд за ним дозволяють теоретично уникнути утворення СО в топках. Високі температури горіння в топках, корисні з точки зору їх ккд, викликають інтенсивне утворення окислів азоту. Концентрації окислів азоту в продуктах згоряння газу менші, ніж при спалюванні мазуту й вугілля (у співвідношенні 61:85:100), але все ще значні. Великі енергетичні котли в однакових умовах і в перерахунку на одиницю палива утворюють більше окислів азоту, ніж середні, і значно більше, ніж печі домашнього опалення (у співвідношенні 100:50:25). В той же час останні дослідження свідчать про особливу небезпеку забруднення повітря окислами азоту: незважаючи на відсутність запаху, небезпека отруєння ним набагато
вища, ніж еквівалентними концентраціям СО і SО2. Окисли азоту до того ж відіграють вирішальну роль в утворенні фотохімічного смогу: з математичної точки зору токсична дія останнього пропорційна утворенню концентрацій у повітрі окислів азоту та вуглеводнів. Зараз провадяться пошукові роботи над питаннями технічних вирішень топок і способів їх експлуатації, що дозволило б звести до мінімуму викиди до атмосфери окислів азоту при одночасному високому енергетичному ККД. Крім названих інгредієнтів, у викидах ТЕЦ є небезпечні окисли важких металів, частинки канцерогенних смол, пил. Останній, навіть у невеликій концентрації, посилює вплив інших шкідливих інгредієнтів. Викиди вуглекислоти, що супроводжують згоряння палива, призводять до зміни температури планети, а також інших небажаних наслідків. Однак зниження викидів СО2 можливе лише при обмеженому застосуванні класичного палива.
Інтенсивний розвиток автотранспорту, збільшення машинного парку, зростання потужності двигунів призводить до збільшення вихлопних газів. На початку 1972 р. в усіх країнах світу нараховувалося близько 250 млн. автомобілів. За рік вони викидають до атмосфери понад 200 млн. т окису вуглецю, приблизно 50 мн. т різноманітних вуглеводнів (кількісний склад відпрацьованих газів бензинових двигунів та дизелів див. у таблиці 3).
Таблиця З
Кількісний склад відпрацьованих газів бензинових двигунів та дизелів
Компоненти
Бензинові двигуни
Дизелі
Примітка

Азот
74-77% за об'ємом
76-78% за об'ємом
Нетоксичний

Кисень
0,3-8,0% за об'ємом
2-1 8% за об'ємом
Нетоксичний

Водяна пара
3,0-5,5% за об'ємом
0,5-4,0 % за об'ємом
Нетоксичний

Вуглекислий газ
5,0-12 % за об'ємом
1,8-10% за об'ємом
Токсичний

Окисли азоту
До 0,8 мг/м3
до О.бмг/м3
Токсичний

Вуглеводні
0,2-3,0 мг/м3
0,009-0,5 мг/м3
Токсичний

Альдегіди
До 0,2 мг/м3

Токсичний

Сажа
До 0,04 г/м3
До 0,009 мг/м3
Токсичний

3,4-бензпирен
До 10-20 мкг/Ьг*
0,01-1,1 г/м3
Канцерогенний

Сірчистий газ

До 1 0 мкг/м3
Токсичний

Сірководень


Токсичний

Сполуки вуглецю


Токсичний

Вміст окису вуглецю на вулицях багатьох міст з інтенсивним рухом автотранспорту вже зараз досягає 40–60 ГДК.
Якщо не буде вжито кардинальних заходів для зниження викидів автотранспорту, концентрації СО зростуте. вирішення проблеми очищення та зменшення шкідливості вихлопу автомобільних двигунів пов'язане з поліпшенням процесу згоряння палива шляхом присадки зрідженого газу, інтенсифікацією процесів згоряння за допомогою спеціальних конструкторських і технологічних заходів, каталітичним допалюванням продуктів згоряння, очисткою вихлопних газів рідкими фільтрами тощо і все ж кардинально розв'язати питання може електроавтомобіль.
Мережа транспортних шляхів в Україні досить густа, кількість і активність автотранспорту в містах висока, і шкоди довкіллю він завдає дуже значної. Основними причинами є застарілі конструкції двигунів, характер палива (нафтопродукти, а не газ чи інші менш токсичні речовини) і погана організація руху, особливо в містах, на перехрестях вулиць, мостопереходах. У відпрацьованих газах, що викидаються нашими автомобілями, виявлено 280 різних шкідливих речовин, серед яких особливу небезпеку становлять бензпірени (концерогенна речовина, в мільйон разів отруйніша за чадний газ), оксиди азоту, свинець, ртуть, альдегіди, окиси вуглецю й сірки, сажа, вуглеводні.
Автотранспорт на перевезення одного й того ж вантажу потребує в 6,5 разів більше палива, ніж залізничний, і в 5 разів більше, ніж водний. В Україні нараховується понад 1 млн. вантажних і понад 2,5 млн. легкових автомобілів, і кожен з них щороку спалює від 12 до 30 т високооктанового російського бензину, збагаченого свинцем (до 0,36 г/л, в той час, як в бензинах Великобританії 0,15 г/л, а в США – 0,013 г/ л). Треба зауважити, що токсичність відпрацьованих газів наших дизельних двигунів набагато вища від карбюраторних, Оскільки ці гази містять багато окислів вуглецю, діоксидів азоту й сірки, а також сажі (до 16-18 кг з кожної тонни дизпалива). У 1992-1993 рр. Викиди забруднюючих речовин автотранспортом складали близько 5,5 млн. т на рік (39% від всього обсягу викидів в Україні). Цей показник такий значний тому, що понад 20% транспортних засобів експлуатується з перевищенням установлених нормативів вмісту шкідливих речовин у відпрацьованих газах (старі, зношені двигуни, неякісне паливо). Від транспортних забруднень газами й шумом терплять усі міста України, особливо великі. Доля забруднень повітря від автотранспорту у деяких великих містах України становить від 40 до 80% загальних забруднень.
Одним з найгостріших аспектів проблеми захисту повітряного басейну є індустріальне забруднення. У зв'язку із кількісним збільшенням підприємств, будівництвом потужних індустріальних комплексів і зростанням продуктивності праці проблема попередження забруднення атмосфери промисловими викидами стає надто гострою. На Міжнародній конференції з проблем забруднення повітря, що проходила у Вашингтоні в 1962 р., була прийнята класифікація викидів різних галузей промисловості за видами шкідливих домішок. За цією класифікацією всі галузі промисловості діляться на такі: 1) що виділяють пил; 2) що виділяють дими; 3) що виділяють запахи; 4) що виділяють подразнюючі й токсичні речовини; 5) що виділяють компоненти з фотохімічним ефектом. Різноманіття виділюваних домішок, обумовлене специфікою промислових процесів, заважає впровадженню такої класифікації в життя, створює великі труднощі при віднесенні якоїсь галузі промисловості до того чи іншого класу. За класифікацією, прийнятою Європейською об'єднаною радою з питань забруднення повітря, перевага віддається вивченню безпосередньо шкідливих домішок, що виділяються підприємствами окремих галузей промисловості. У відповідності з цією класифікацією вивчаються такі джерела забруднення: 1) підприємства промисловості чорних металів (металургія та ливарне виробництво); 2) підприємства промисловості кольорових металів (виробництво й переробка); 3) підприємства цементної промисловості; 4) підприємства хімічної промисловості; 5) підприємства коксового виробництва (коксові та газові заводи); 6) підприємства нафтової промисловості.
Сучасні комплекси чорної металургії, що включають металургійні комбінати з коксохімічними заводами й агломераційними фабриками, металообробними й машинобудівними заводами, а також підприємства, що виробляють цемент, шлакоблоки, пластмаси, сільськогосподарські добрива тощо, є джерелом інтенсивного забруднення повітря пилом, в якому є близько 30% вільного двоокису кремнію, сірчистим газом, окисом вуглецю, окислами азоту, сірководнем, фенолами, канцерогенними вуглеводнями (3,4-бензпірен), метанолом, сажею, миш'яком, марганцем, окислами заліза та іншими токсичними сполуками в радіусі 10–15 (часто й більше) км. Підприємства кольорової металургії забруднюють повітря пилом, окисом вуглецю, окислами азоту й сірки. Заводи мідної та свинцево-цинкової промисловості викидають до атмосфери ще й чимало сірковуглецю і свинцю. Заводи алюмінієвої промисловості – фтористий водень. Заводи магнієвої промисловості – хлористий водень тощо. В районах машинобудівних підприємств спостерігаються високі концентрації окису вуглецю, окислів сірки й азоту, фенолів, пилу, свинцю, вуглеводнів. Підприємства будівельної промисловості, особливо асфальтноцементні заводи, є джерелом сильного забруднення повітря пилом, окислом вуглецю, фенолами, сажею, сірководнем, формальдегідом, вуглеводнями. Хімічні комбінати, підприємства азотної, основної та синтетичної хімії, заводи штучного волокна – потужне джерело забруднення повітря окислами азоту, окисом вуглецю, аміаком, сірчистим ангідридом, метанолом, формальдегідом, сірковуглецем, сірководнем, ціанистим воднем, фтором, миш'яком, бензолом, етилбензолом, стиролом, ртуттю та іншими високотоксичними інгредієнтами в радіусі до 15 км від джерел викидів. Целюлозно-паперові підприємства забруднюють повітря прилеглих територій сірководнем, окисом вуглецю, двоокисом азоту. Нафтохімічні й нафтопереробні підприємства створюють зону підвищеної концентрації вуглеводнів, сірководню, окислів азоту, фенолів, окису вуглецю й сірчистого газу, викиди сажових заводів, окрім сажі (дисперсного вуглецю), містять значні концентрації окису вуглецю, окислів азоту, сірководню, смолистих органічних сполук з канцерогенними властивостями (3,4-бензпірен). Гірничорудні підприємства та вугільні шахти забруднюють повітря сірчистим газом, окислами азоту, сірководнем, окисом вуглецю, пилом.
Величезної шкоди як сучасникам атомного віку, так і наступним поколінням на Землі може завдати радіоактивне зараження Атмосфери. Експерименти показали, що будь-яке опромінювання, яким би воно не було малим, несе в собі небезпеку генетичного характеру чи раку. Тому питання радіоактивного забруднення повітря переросли з чисто наукової в проблему суспільного та морального значення.
Попіл Хіросіми, Нагасакі та Чорнобиля стукає в серця всіх чесних людей Землі, бо повторення ядерних катастроф може поставити людство перед фактом загибелі набагато швидше, ніж усі інші джерела забруднення біосфери разом взяті.
Огляд забруднювачів, що виділяються промисловими об'єктами, досить загальний. Дослідження джерел забруднення – продуцентів шкідливих речовин, інвентаризація викидів – питання надзвичайно складні. Адже рівень забрудненості залежить від численних факторів. Для його об'єктивної оцінки необхідно вивчити кожний окремий випадок і несприятливий вплив кожної шкідливої речовини. Лише тоді можна вимагати від промисловості не лише зменшення кількості шкідливих викидів, а й застосування ефективніших засобів боротьби з пилом і газами, що знизило б забруднення повітря до безпечних меж.
Напрямки захисту повітряного басейну від забруднень:
1. Здійснення організованого викиду відпрацьованих газів, спорудження високих і надвисоких труб.
2. Встановлення санітарних охоронних зон навкруги промислових підприємств.
3. Оптимальне розташування промислових підприємств з урахуванням рози вітрів. Винесення великих підприємств і спорудження нових у малозаселених районах з непридатними чи майже непридатними землями для сільськогосподарського використання.
4. Зниження викидів шляхом спорудження очисних споруд.
5. Зниження викидів шляхом удосконалення чи зміни технологічних процесів.
6. Поліпшення експлуатації газоочисного і пиловлов-люючого устаткування, доведення існуючої технології виробництва до проектного рівня з метою зменшення всіх допоміжних викидів.
7. Автоматизація виробничих процесів з наступним зменшенням викидів.
8. Автоматизація контролю за викидами, зменшення викидів на випадок смогу чи вітру в бік житлових районів, ув'язка викидів з поточними метеорологічними умовами.