Абсеитов  Ерболат Тлеусеитович

Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, Астана Казахстан

 

пыль промышленных ПРЕДПРИЯТИЙ И проблемы охрАНы ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

 

Источниками промышленной пыли могут быть горнорудные, обогатительные, металлургические, химические, топливно-энергетические производства, предприятия промышленности строительных материалов, транспорт и др.

На горнорудных предприятиях источниками выделения пыли являются открытые горные работы и производимее на них буровзрывные работы, погрузка, транспортировка горной массы и полезного ископаемого.

Обогатительные предприятия имеют источники выделения пыли в процессе складирования, погрузки и разгрузки сырья, при транспортировке пустой породы, пыление пляжей хвостохранилищ, производственный процесс.

Источники пылевыделения топливно-энергетической отрасли транспортировка топлива, склады топлива, приготовление топлива к сжиганию, котлы для получения пара, операции с шлаком.

На металлургических предприятиях источниками выделения пыли являются склады сырья (рудный двор), цехи агломерации или получения окатышей, приготовления и использования шихты, плавильные шахтные, электродуговые, индукционные печи, конверторы, цехи рафинации, литейные цехи и др.

На машиностроительных предприятиях  источниками пылевыделения являются литейные, заготовительные, кузнечно- прессовые, механические цехи, цехи термической обработки, сварочные и окрасочные цехи, сборочные, деревообрабатывающие цехи и ряд других.

Промышленные пыли это полидисперсная система, представляющая собой находящиеся во взвешенном состоянии в атмосфере твердые частицы размером от 0,1 до 100 мкм.

Важно отметить тот факт, что пылевые частицы, находящиеся в атмосферном воздухе по степени дисперсности неравномерно распределены по высоте. Чем выше от уровня земли, тем меньше концентрация пыли и меньше размеры пылевых частиц. Верхняя граница запыленного воздуха содержит уже микрочастицы, которые могут находиться в атмосфере при устойчивом характере атмосферы и отсутствии дождя и снега неопределенно долгое время.

Приземная концентрация промышленных пылей в окружающей среде на уровне дыхания зависит от многих факторов и может при неблагоприятных метеорологических условиях достигать значительных величин, в несколько раз превышающих предельно допустимую. Благодаря модернизации производства и внедрению современных методов очистки выбросных газов от пыли в промышленных центрах Казахстана наметилась тенденция к снижению запыленности  атмосферы. Однако фильтры тонкой очистки промышленных предприятий задерживают частицы пыли размером более 1 мкм, а частицы размером от 1 до 0,1 мкм не улавливаются, попадают в атмосферный воздух и остаются витать в нем. Толщина слоя запыленного атмосферного воздуха может при неблагоприятных метеорологических условиях достигать в зависимости от метеорологический условий порядка 200 м и даже меньше.

Наличие в атмосферном воздухе пыли оказывает на окружающую среду целый ряд  неблагоприятных воздействий.

Воздействие на здоровье человека заключается в том, что содержащаяся в атмосфере вблизи источников ее выделения промышленная пыль оказывает вредное респираторное воздействие на человека. Так пыли горнорудного производства содержащие окись кремния и пыли, образующиеся при сжигании угля способны удерживать на поверхности весьма опасные вещества, которые с микрочастицами проникают в организм человека через дыхательные пути и могут вызвать фиброзные заболевания, а  пыли соединений свинца, марганца, бериллия, мышьяка и др. руд токсическое воздействие. Дорожная пыль,  образующаяся от истирания автомобильных покрышек содержит канцерогенные вещества – банз(а)пирен, адсорбированный на частицах сажи и канцерогенный полимер искусственного каучука изопрен. Наиболее серьезную угрозу для здоровья представляют аэрозольные загрязнения тонкодисперсными фракциями с диаметром порядка 2,5 микрометра и меньше.

Запыленный слой атмосферного воздуха под действием прямых или рассеянных солнечных лучей серьезно влияет на состояние атмосферы в промышленных городах, так как является причиной возникновения инверсии.

Механизм воздействия пылевого фактора на опрокидывание градиента температуры атмосферного воздуха заключается в том, что верхний слой запыленного атмосферного воздуха поглощая солнечные лучи нагревается, в результате чего градиент температуры по высоте становится отрицательным, образуя инверсионный слой. Последний является барьером, препятствующим рассеиванию вредных веществ в атмосфере и их концентрация в приземном слое  увеличивается, превышая предельно допустимую в несколько раз. В самом деле, считают, что рассеивание вредных веществ в атмосфере происходит чаще всего в слое до 1 км. А если в результате инверсии этот слой снизится до 200  м, то приземная концентрация всех вредных веществ увеличится в 5 раз.

Возможно, имеет право на жизнь и  гипотеза образования смога, причиной которого является наличие пыли в атмосфере. В действительности пыль в атмосферном воздухе представляет собой дисперсную фазу в дисперсионной среде с поверхностью раздела фаз  и должна подчиняться законам поведения гетерогенных сред и может характеризоваться как сложная система, требующая для своего описания специального метода анализа. В системе содержится масса разнородных веществ различного состава. Компоненты дисперсной фазы содержат окислы кремния, металлов, их соединений, многие из которых обладают каталитическими свойствами. Учитывая сложный элементарный и вещественный состав можно предположить, что количество образующихся в этой термодинамическим открытой системе новых веществ будет весьма разнообразным, включая и такие, которые образуются в процессе фотохимических реакций в атмосфере. Не последнюю роль здесь играет величина площади поверхности дисперсной фазы и удельная энергия поверхности. Известно, что чем меньше степень дисперсности, тем больше удельная площадь поверхности. Так, при уменьшении степени дисперсности аэрозоля со 100 до 0,1 микрометра, удельная площадь поверхности увеличится в 1000 раз.  Чем больше площадь поверхности, тем активнее проявляются каталитические свойства соединений. Кроме того, каталитические свойства более эффективно проявляются при повышении энергетического потенциала поверхности. Известно, что удельная энергия поверхности аэрозоля равна затратам энергии на дезинтеграцию вещества аэрозоля и она будет тем выше, чем выше  степень дисперсности аэрозоля. Закон сохранения энергии с переходом из одной формы в другую здесь должен проявляться  через энергию активации образования соединений по механизму физико-химической реакции, тогда как в настоящее время считают, что смог образуется по сценарию фотохимических превращений. Как объяснить, что Лондонский смог 1952 года образовался ночью, а не днем от действия солнечной радиации. В то же время известно, что смог образовался в условиях высокой степени устойчивости атмосферы  и с максимально высокой концентрации пыли с преобладанием сажи - углеродного компонента играющего не послед­нюю роль в физико-химических взаимодействиях.

Очевидно, чтобы гипотеза была доказательной необходимо определить количественные показатели физико-химических процессов и их удельный вес в соотношении с фотохимическими в процессе образования смога.

Опасность промышленной пыли для окружающей среды заключается в том, что совершенствование и повышение эффективности работы аппаратов очистки выбросных газов от пыли не может решить проблему пылевого риска для окружающей среды. В самом деле, фильтры тонкой очистки задерживают частицы пыли размером более 10 микрометров.  Если эффективность всех используемых и устанавливаемых вновь аппаратов очистки от пыли увеличится даже до 99%, пылевые частицы диапазона 1 – 0,1 мкм и ультратонкой дисперсности все равно будут попадать в атмосферу. Кроме того, с развитием и совершенствованием нано технологий возможно увеличение выброса пылей ультратонкой структуры. В настоящее время хотя и существуют эффективные технологии очистки от мелко- и ультрадисперсных пылей, но они не приемлемы для широкого использования в промышленности из-за высоких капитальных и эксплуатационных затрат и малой производительности.

Выходом из создавшейся ситуации является расширение использования «мокрых» технологий и создание и использование приемлемых с эколого-экономических позиций аппаратов для очистки выбросных газов от мелкодисперсных и ультрамелкодисперсных пылей.

Литература

1. Инженерная экология и экологический менеджмент / М.В. Буторина, П.В. Ворбьев, А.П.Дмитриева и др.: Под ред. Н.И.Иванова, И.М. Фадина. – М.: Логос, 2002. - 528 с.