Типы и источнки загрязнения воздуха

После Швеции Соединенные Штаты добились наибольшего до сравнению с другими странами прогресса в снижении концентрации шести главных загрязнителей открытого воздуха. Тем не менее многое еще предстоит сделать, так как усилия по контролю загрязнения постепенно перекрываются ростом числа новых автомобилей и других источников загрязнений.

В 1988 г. каждый третий американец жил в одном из 101 крупных городов, где средняя концентрация озона регулярно превышает опасный уровень. В наихудшем положении был Лос-Анджелес, где концентрация озона в 1988 г. превышала стандартный предел в течение 148 дней. Другими территориями, где стандартные допустимые уровни озона в 1988 г. превышались 15-54 дня, были Нью-Йорк, Балтимор, Паркерсберг, Питсбург, Филадельфия, Сакраменто, Бейкерс-филд, Шибойган (Висконсин), Уор-честер, Штейбенвиль (Огайо) и графство Нокс (Мэн). Каждый четвертый американец живет в одном из 59 городов, где отмечаются слишком высокие концентрации оксида углерода.

Хотя новые автомобили выбрасывают гораздо меньше загрязнителей, чем модели 1970 г., уровень смога все еще высок, главным образом из-за того, что теперь на дорогах на 55% больше автомобилей, пробег которых увеличился. Кроме того, из-за неэффективной проверки системы контроля за выбросами у 60% автомобильного парка США отключены или не работают должным образом.

В 1970-х годах большинство западноевропейских стран, Канада, Австралия, Япония и Южная Корея ввели стандарты на автомобильные выбросы, сходные со стандартами Соединенных Штатов, хотя некоторые европейские страны в этом отношении отстают. Практически не предпринимаются попытки контроля за автомобильными выбросами в Индии, Мексике, Аргентине, Китае, в Советском Союзе и в восточноевропейских странах.

Методы контроля за загрязнением. После того как стандарты контроля за загрязнением приняты, могут использоваться два основных метода предотвращения превышения предельных уровней концентрации загрязнителей. Первый - контроль на входе, который предотвращает или резко снижает поступления потенциальных загрязнителей. Второй - контроль на выходе, который представляет попытку снизить содержание загрязнителей до приемлемых уровней уже после их попадания в окружающую среду. Методы контроля на выходе, как правило, дорогие и сложные.

С учетом долгосрочной перспективы методы контроля на входе обычно проще и дешевле. Пять основных методов контроля на входе для уменьшения общего количества загрязнителей, попадающих в окружающую среду, состоят в следующем:

• регулирование роста населения;

• сокращение неоправданных расходов металлов, бумаги и других материальных ресурсов путем увеличения рециркуляции и повторного использования, а также благодаря созданию продуктов, которые сохраняются дольше и легко ремонтируются;

• уменьшение потребления энергии;

• повышение энергоэффективности;

• переход от угля к природному газу, который выделяет при сгорании меньше загрязнителей и диоксида углерода;

• переход от ископаемого топлива к использованию энергии Солнца, ветра и текущей воды или ядерной энергии.

Эти методы контроля на входе являются наиболее эффективными и наименее дорогостоящими (кроме ядерной энергии) способами уменьшения загрязнения воздуха, воды и почв. Они являются единственными экономичными методами уменьшения скорости накопления в атмосфере диоксида углерода и других парниковых газов. Однако они редко серьезно рассматриваются при разработке национальных и международных стратегий борьбы с загрязнениями.

Контроль за выбросами диоксида серы стационарными источниками. Защитники окружающей среды в Соединенных Штатах и Канаде призывают к сокращению на 50% выбросов диоксида серы углесжигающими предприятиями США в течение следующих десяти лет. Стоимость выполнения этого плана составляет от 2 до 7 млрд. долларов в год. В дополнение к упомянутым выше общим методам контроля на входе можно указать на следующие меры, которые могут снизить выбросы диоксида серы или уменьшить их воздействие:

Методы контроля за диоксидом серы на входе

1. Сжигание низкосернистых углей. Особенно актуален для новых электростанций и промышленных предприятий, расположенных вблизи отложений таких углей. Электростанции Среднего Запада могут перейти на низкосернистые угли, добываемые открытым способом на Западе. Это лишит работы от 23 до 60 тыс. шахтеров в восточных штатах, но приведет к созданию 195 тыс. новых рабочих мест в связи с необходимостью добычи низкосернистых углей, их транспортировки, строительства и обслуживания оборудования по контролю загрязнения и мониторингу в других географических областях.

2. Удаление серы  из угля. Относительно недорогой  метод; современные химические и  физические методы обеспечивают  удаление из угля только от 20 до 50% серы. Ученые надеются найти  или создать с помощью генной  инженерии бактерии, которые будут  более эффективно и дешево  удалять серу из угля, чем современные  химические и физические методы. Использовавшиеся до сих пор  бактерии удаляли только около 40% органической серы, затрачивалось  на это от четырех до шести  недель.

3. Превращение угля в газ или жидкое топливо. Низкий выход полезной энергии.

4. Удаление серы  при сжигании угля в кипящем слое. Удаляет до 90% SO2, уменьшает содержание СО2 на 20% и увеличивает энергоэффективность на 5%. Метод должен стать экономически выгодным для малых и средних предприятий в середине 1990-х годов.

5. Удаление серы  при многократном сжигании угля с известковыми присыпками. Метод в стадии разработки и испытаний.

Методы контроля за диоксидом серы на выходе

1. Использование  достаточно высоких дымовых труб  для преодоления слоя термической  инверсии. Может уменьшить загрязнение  вблизи электростанций или промышленных  предприятий, но увеличивает концентрацию  загрязнений на подветренных  по отношению к ним территориях.

2. Удаление загрязнителей  при сжигании с использованием  десульфуризации или сркуб-беров. Удаляется до 95% SU2 и 99,5% взвешенных твердых частиц (однако не самые вредные мельчайшие Зола, частицы). Метод может использоваться на новых заводах и внедряться на большинстве крупных существующих предприятий, но является очень дорогим.

3. Обложение налогом  каждой единицы выбросов. Поощряет  разработку 'более эффективных и  экономичных методов контроля за выбросами. Встречает возражения промышленников, так как обходится дороже, чем высокие дымовые трубы, и требует от предприятий-загрязнителей нести расходы, которые сейчас перекладываются на все общество.

В 1985 г. Советский Союз и 21 европейская страна подписали договор, согласившись уменьшить ежегодные выбросы диоксида серы по крайней мере на 30% по сравнению с уровнем 1980 г.; 4 страны согласились на сокращение на 70%. Швеция поставила целью сократить к 1995 г. выбросы диоксида серы на 65%, а оксидов азота на 95%. Соединенные Штаты и Великобритания отказались подписать это историческое соглашение, ссылаясь: на научную неопределенность оценок вредных последствий диоксида серы.

Законы США о контроле за загрязнением воздуха поощряют выбросы SО2 и взвешенных твердых частиц, разрешая использование высоких дымовых труб и не требуя от углесжигающих электростанций и промышленных предприятий, построенных до 1972 г., устанавливать эффективные очистные системы. Это побуждает корпорации продолжать эксплуатацию старых предприятий вместо строительства новых, оснащенных передовыми технологиями очистки заводов.

В настоящее время дымовые трубы в США все еще выбрасывают около 18 млн. метрических тонн (20 млн. тонн) диоксида серы в год. Сокращение этих выбросов на одну треть обойдется, по оценкам, в 3,7 млрд. долларов, а на две трети - примерно в 89 млрд. долларов.

Контроль за выбросами оксидов азота стационарными источниками. Почти половина выбросов оксидов азота в Соединенных Штатах происходит при сжигании ископаемого топлива в стационарных источниках, главным образом на электростанциях и промышленных предприятиях. Остальная часть приходится на автомобили.

До сих пор уменьшению выбросов оксидов азота стационарными источниками уделялось мало внимания из-за того, что более важным считался контроль за диоксидом серы и твердыми частицами. Однако выяснилось, что оксиды азота вносят наибольший "вклад" в кислотные дожди и что они повышают количество озона и других химических окислителей в тропосфере, что может повредить урожаям, деревьям и материалам. Перечисленные ниже методы могут быть использованы для уменьшения выбросов оксидов азота стационарными источниками.

Методы контроля за оксидами азота на входе

1. Удаление оксидов  азота при сжигании в кипящем  слое. Удаляется от 50 до 75% оксидов  азота.

2. Удаление оксидов  азота при возвратном сжигании  угля с известковыми присыпками. Удаляется от 50 до 60%, но метод  еще находится в стадии разработки.

3. Уменьшение содержания  путем снижения температуры горения. Хорошо разработанная технология, снижающая образование этих газов  на 50 - 60% .

Методы контроля за оксидами азота на выходе

1. Использование  высоких дымовых труб.

2. 2.Увеличение налогов  пропорционально количеству выбросов.

3. 3.Удаление после  сгорания топлива за счет повторного  сжигания. Удаляется 50% или больше, но  для крупных предприятий метод  еще находится в стадии разработки.

4. 4.Удаление после  сгорания благодаря реакции с  изоцианистой кислотой (HCNQ). Удаляется до 99% и разлагается в безвредные азот и воду. По крайней мере еще десять лет не будет доступен с экономической точки зрения.

В 1988 г. представители 24 стран, включая Соединенные Штаты, подписали соглашение, которое должно было бы заморозить к 1995 г. выбросы оксидов азота на уровне 1987 г. Двенадцать западноевропейских стран согласились в период между 1987 и 1997 гг. сократить выбросы оксидов азота на 30%.

Методы контроля за выбросами взвешенных твердых частиц стационарными источниками

2. 1.Использование  высоких дымовых труб.

3. Увеличение налогов. пропорционально количеству выбросов.

4. Извлечение из  выходящих из труб газов. Наиболее  широко распространенный метод  на электростанциях и промышленных  предприятиях. Используется несколько  способов: (а) электростатические осадители; (б) рукавные фильтры; (в) циклонные сепараторы; (г) влажные скрубберы. Кроме рукавных фильтров, ни один из этих методов не удаляет большей части наиболее опасных мелких частиц. Все они оставляют опасные твердые отходы или осадок, которые нужно где-то безопасно хранить. Все методы, кроме использования циклонного сепаратора, дороги.

Контроль за выбросами автотранспорта Перечисленные ниже методы используются для сокращения выбросов окиси углерода, оксидов азота, твердых частиц и свинца автомобилями.

Методы контроля за выбросами автотранспорта на входе

1. Более широкое  использование общественного транспорта, велосипедов и пешего передвижения.

2. Переход к использованию  более чистых автомобильных двигателей, например паровых или электрических. В настоящее время эти двигатели  уступают двигателям внутреннего  сгорания по качеству работы, экономии топлива, сроку службы  и стоимости.

3. Переход к более  экологически чистым видам, топлива" таким, как природный газ, спирт, водород.

4. Повышение к.п.д. топлива. Быстрый и экономичный подход. Современные стандарты эффективности топлива в США для новых автомобилей должны увеличиваться с 27,5 мили на галлон (11,7 км на литр) в 1990г. до, по крайней мере, 40 миль на галлон (17 км на литр) в 2000 г.

5. .Модификация двигателей  внутреннего сгорания для уменьшения  выбросов. Сжигание бензина с  использованием бедных или обогащенных  воздухом смесей уменьшает выбросы  оксида углерода и углеводородов, но увеличивает выбросы оксидов  азота. Новые двигатели для бедных  смесей, уменьшающие выбросы оксидов  азота на 75-90%, появятся в продаже  примерно через десять лет.

6. Повышение ежегодной  платы за перерегистрацию старых, приводящих к более сильному  загрязнению окружающей среды  автомобилей или предоставление  их владельцам льгот за отказ  от использования таких автомобилей.

7. Введение налога  на все новые автомобили в  соответствии с величиной выбросов  двигателями трех основных загрязнителей  по данным испытаний Агентства  окружающей среды. Это стимулировало  бы производителей снижать выбросы, а потребителей покупать более  экологически чистые автомобили.

Методы контроля за загрязнением автотранспортом на выходе

2. Использование  приборов, контролирующих выбросы. Наиболее широко распространенный  подход. Для эффективной работы  приборов двигатели должны быть  хорошо отрегулированы; в настоящее  время разработаны трехступенчатые  каталитические конверторы, которые  могут уменьшить выбросы на 90-95%. Они должны появиться в продаже  через несколько лет.

3. Введение обязательного  техосмотра автомобилей дважды  в год и требование уплаты  водителями, превысившими стандарты, штрафов, зависящих от количества  выбросов на милю пробега и  от количества миль, пройденных  после предыдущей проверки. Это  заставило бы водителей не  портить приборы контроля за выбросами и содержать их в рабочем состоянии.