Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

До забруднювальних газових і аерозольних викидів об’єктів енерге­тики належать викиди різного характеру, які порушують рівновагу при­родного середовища в локальних (місцевих), регіональних і глобальних масштабах, а також умови проживання живих організмів.

Найбільш імовірні газові та аерозольні забруднювальні викиди енер- гетичного об’єкта наведено в табл. 6.1.

Таблиця 6.1. Основні види газових і аерозольних забруднювальних викидів енергетичних об’єктів Паливо Аерозолі Гази Зола Сажа CO2 H2O NO2 SO2 NO CO Природний газ — — + + + — + + Мазут + + + + + + + + Вугілля ++ + + + + + + +

У табл. 6.1 використано умовні позначення, які характеризують імо­вірність появи тих або тих викидів під час спалювання різних видів пали­ва: «++» — дуже висока; «+» — висока; «-» — низька або немає.

Під час спалювання рідкого і твердого палива відбуваються викиди у вигляді твердих частинок, які, потрапляючи в атмосферу, утворюють так звані аерозолі. Аерозолі можуть бути нетоксичними (зола) і токсичними, наприклад частинки вуглецю, на поверхні яких може адсорбуватися бенз(а)пірен (С2оН12) — сильнодіюча канцерогенна сполука.

Газові викиди також можуть бути токсичними (N02, S02, NO, CO та ін.) і нетоксичними (С02 і Н20). Усі триатомні гази (Н20, N02, S02 і особливо С02) належать до «парникових газів», тому що вони характеризуються селективною поглинальною спроможністю в інфрачервоній області теп­лового випромінювання і сприяють утворенню парникового ефекту.

Газові викиди, потрапляючи в атмосферу, чинять складний фізико- хімічний (на першій стадії) і біологічний (на наступних стадіях) вплив на жив і організми і насамперед на людину, рівень і характер якого залежить від їх концентрації в повітрі (рис. 6.2).

Як видно з рис. 6.2, зі зростанням концентрації токсичних газів по­ступово підвищується ступінь ризику (перші три фази), різко підвищую­чись на четвертій — останній фазі.

Визначальні концентрації, які зумовлюють трансформацію ступеня ризику (с. р.), залежать від виду токсичного викиду (табл. 6.2). Концент­рація токсичного газу наприкінці четвертої фази визначає критичний ступінь ризику (к. с.р., рис. 6.2) — небезпечний для життя рівень через ко­роткочасний вплив.

Тривалість і характер впливу	Вміст у повітрі, мг/м	3
СО	SO2	NOX
Декілька годин без помітної дії Ознаки легкого отруєння або подразнення слизових	115	65	15
оболонок через 2-3 год	15…575	130	20
Можливе серйозне отруєння через 30 хв	2 300…3 500	210…400	100
Небезпечно для життя, якщо вплив короткочасний	5 700	1 600	150

Сукупний вплив газових і аерозольних викидів енергетичних об’єктів може призвести до появи різних шкідливих екологічних ефектів, зокрема кризових ситуацій у біосфері. До останніх належать: погіршення прозо­рості атмосфери (локальний і регіональний характер), утворення опадів і кислотних дощів (локальний і регіональний характер), парниковий ефект (регіональний і глобальний характер).

Погіршення прозорості атмосфери і фотохімічний смог. Прозо­рість атмосфери, установлену візуальними спостереженнями, у метеоро­логії визначають параметром, що називають «дальність бачення». Даль­ність бачення являє собою максимальну відстань у заданому напрямку, на якому неозброєним оком у денний час ще можна побачити і розрізни­ти рельєфний темний предмет, який знаходиться над лінією обрію.

Наявність в атмосфері звичайних для промислових міст аерозолей, діоксидів вуглецю, сірки і азоту в сполученні з підвищеною вологістю зменшує дальність бачення, що знижує на 20-50 % кількість сонячних днів (порівняно із сільськогосподарськими районами), зменшує інтенсив­ність ультрафіолетового випромінювання (наприклад, у Парижі на 25­30 %, Берліні на 17-23 % порівняно з прилеглими сільськогосподарськи­ми районами). Усе це порушує рух і спричиняє аварії автомобільного, морського і повітряного транспорту, знижує врожайність сільськогоспо­дарських культур і змінює мікроклімат.

Основні забруднювачі, які впливають на прозорість атмосфери:

— викиди, що містять пил, дим, сажу та інші тверді частинки, які по­значаються як загальна кількість аерозолю (ЗКА);

— SO2 та інші газоподібні сполуки сірки, які з високою швидкістю реагують в атмосфері, створюючи сполуки сульфату і сірчаної ки­слоти, що знаходяться у вигляді аерозолю;

— NO і NO2, які реагують, утворюючи нітрат і HNO3 у вигляді части­нок, які входять до складу аерозолю (за певних умов червоно — бурий колір NO2 може стати причиною зміни кольору димових ви­кидів і появи бурої димки в міських районах);

— фотохімічне забруднення повітря, пов’язане з утворенням у ре­зультаті фотохімічних реакцій шкідливих аерозолей з частинками су бмікрометрових розмірів.

Є й інші забруднення, які впливають на прозорість атмосфери.

Висота шару перемішування викидів з атмосферним повітрям, тобто відстань, протягом якої відіграють активну роль природні, що виникають біля поверхні землі, або примусові турбулентні течії, також впливає на концентрацію забруднювальних речовин, які генеруються на поверхні. Чим інтенсивніше перемішування і чим на більшій висоті, за інших рів­них умов, воно відбувається, тим менша концентрація твердих частинок і вища прозорість атмосфери.

Природа впливу відносної вологості складніша, оскільки вона пов’язана з хімічним впливом на матеріал частинок, наявних в атмосфері. Багато забруднювальних матеріалів, а також частинок природних аерозо­лів гігроскопічні: вони поглинають воду, збільшуючись у розмірах, почи­наючи виявляти гігроскопічні властивості і розм’якшуватися при віднос­ній вологості 70-80 %. У результаті з частинок може виникнути щільна димка ще до того, як відбудеться повне насичення з утворенням справж­нього туману або водяних крапель.

Діоксид азоту NO2 за наявності в атмосфері вуглеводів СН, у визна­чених погодних умовах може стати джерелом ще однієї кризової екологі­чної ситуації, яку називають «смогом», що вперше був зафіксований у вигляді лос-анджелеських туманів у 1948-1959 рр.

Природа цього явища полягає в тому, що від ультрафіолетового опромінення діоксиду азоту в атмосфері перебігають хімічні реакції з утворенням оксиду азоту NO і озону O3, Надлишковий уміст у повітрі ок­сиду азоту може ініціювати процес розкладання озону.

За наявності в атмосфері вуглеводнів СхН, відбувається їх окиснення з утворенням альдегідів, нітратів тощо. Окис азоту перетворюється на двоокис, з’ являється озон, а також пероксіацетилнітрат (PAN). З’єднуючись, О3, NO2 і PAN утворять фотохімічні оксиданти, які є однією з причин фотохімічного смогу.

Сполуки, які утворюються при цьому, токсично діють на людину, призводячи до порушення серцево-судинної діяльності, отруєння дихаль­них шляхів та інших захворювань організму.

Утворення опадів і кислотних дощів. Ці процеси також пов’язані з наявністю в атмосфері аерозолів і оксидів S02 та NO2. Кліматичний цикл випадання опадів має життєво важливе значення для всього людства. Ве­ликомасштабні впливи на процеси утворення опадів можуть зумовити

дуже серйозні наслідки. Виявом таких впливів є кислотні дощі, які мають. *

низькі значення рН. Зміна значення рН опадів може викликати багато

рН — так зване водневе число, за допомогою якого якісно оцінюють кислотність середовища. Для рН = 7 середовище вважають нейтральним, длярН > 7 — лужним і длярН < 7 — кислотним.

проблем, пов’язаних з біосферою; аналізу цих проблем на кількісному рівні приділяють велику увагу й інтенсивні дослідження.

У нижніх шарах атмосфери постійно наявні водяні пари і гігроскопі­чні солі (наприклад, морська сіль). Частинки гігроскопічних солей вико­нують роль ядер конденсації (ЯК). У процесі насичення вологою ЯК на­бухають і змінюють свої розміри від декількох мікрометрів до декількох міліметрів.

У теплих хмарах є тільки ЯК, їх концентрація може досягати від 1 до 100 ЯК/см3.

У холодних хмарах крім ЯК можуть бути і ядра замерзання (ЯЗ), кон­центрація яких досить мала — до 10-3 ЯЗ/см3.

Тому механізм утворення опадів у теплих і холодних хмарах різний. У теплих хмарах визначальним є процес осідання великих ЯК і їх зітк­нення з дрібними ЯК (коагуляція). При цьому зменшується концентрація ЯК і збільшується їх діаметр, а також можливий поділ великих ЯК на дрібні під аеродинамічним впливом (наприклад, за рахунок турбулентно­сті) і повернення системи в початковий стан або випадання ЯК з хмари у вигляді до щових кр апель.

Механізм утворення опадів у холодній хмарі пояснюється дією ефек­ту переохолодження ЯК (температура переохолодження може досягати мінус 40 °С) і наявності градієнта тиску пари води поблизу поверхні час­тинок ЯК і ЯЗ. У зв’язку з вищим парціальним тиском пари води у повер — хні ЯК відбувається дифузійне перенесення вологи до поверхні ЯЗ. При цьому зростає розмір ЯЗ і можливе їх перетворення на снігові пластівці, які, випадаючи, можуть утворювати дощ (проходячи через теплі шари атмосфери), град чи снігопад.

Викиди енергетичних об’єктів у вигляді SO2 або NO2 не змінюють природний механізм утворення опадів, але змінюють умови утворення ЯК і ЯЗ. Це пов’язано з тим, що, потрапляючи в атмосферу, оксиди сірки й азоту утворять відповідні кислоти і солі.

Солі сірчистої (сульфіди) й азотної (нітрати) кислот, які характеризу­ються високою гігроскопічністю, є додатковим джерелом генерування ЯК і ядер вимивання, що може бути причиною порушення природного циклу утворення опадів.

Атмосферні забруднення впливають на процеси, які відбуваються в теплій хмарі, таким чином. По-перше, додаткове введення дрібних гігро­скопічних частинок у хмару може збільшити концентрацію ЯК, інтенси­фікуючи утворення крапель у хмарі й водночас зменшуючи їх розмір. Збільшення кількості маленьких крапель переважно знижує ефективність процесу утворення опадів. По-друге, атмосферні забруднення можуть збіль­шити кількість великих ЯК. Завдяки цьому відбувається більш ефектив­ний механізм утворення опадів за рахунок зіткнення. Отже, атмосферні забруднення можуть як прискорювати, так і уповільнювати утворення опадів.

Атмосферні забруднення можуть впливати на процес утворення опа­дів у холодних хмарах так само, як і в теплих хмарах, тобто підвищувати концентрацію ЯЗ. Незначне збільшення кількості ЯЗ, наприклад під час розсіювання хмар, інтенсифікує процес утворення опадів унаслідок зрос­тання швидкості нагромадження частинок розміром, потрібним для випа­дання. Однак значне збільшення кількості ЯЗ може спричинити «переза — сів», коли утвориться надлишок частинок льоду і ймовірність утворення частинок потрібного розміру зменшується.

Важливішим є вплив атмосферних забруднень на хімічні процеси, які відбуваються під час утворення опадів. Це пов’язано із захопленням за­бруднювачів краплями і частинками опадів. Основний ефект полягає в зниженні рівня рН опадів унаслідок нагромадження кислих сполук.

Залучення забруднювальних речовин у процес утворення опадів у хмарі може відбуватися за рахунок дифузії забруднень до крапель. Цей процес, що називають внутрішньохмарним вимиванням, унаслідок знач­ної тривалості контакту є найважливішим для захоплення забруднень, особливо, якщо вони рівномірно розподілені в атмосфері. Якщо опади проходять через забруднений шар атмосфери, нагромадження кислотних забруднень називають процесом підхмарного вимивання. Він може віді­гравати істотну роль за наявності сильно забруднених шарів поблизу по­верхні Землі.

Газові викиди, які містять сірку, можуть призвести до нагромадження в опадах як газоподібного SO2, так і сульфатів або сірчаної кислоти у ви­гляді аерозолю. У результаті кислотність опадів значно зростає.

Оксиди азоту, зокрема NO і NO2, в атмосфері окиснюються в нітрати і HNO3, у результаті нагромадження яких в осадахтакож зменшується рН.

Уперше з проблемою випадання опадів з низьким рН зіткнулися в Скандинавії наприкінці 60-х років XX ст. Спричинило це явище, яке на­звали «кислотний дощ», значне збільшення викидів забруднень, що міс­тять сірку, в інших частинах Європи, хоча певну роль відіграли і місцеві викиди. У багатьох районах підвищена кислотність опадів значно не впливає на властивості ґрунтів і води, тому що значна буферна спромож­ність ґрунту дозволяє компенсувати зміни рН опадів. Однак малопотужні льодовикові ґрунти, характерні, наприклад, для Нової Англії і Скандина­вії, не мають достатню буферну спроможність. Тоді опади з низьким зна­ченням рН можуть змінити ґрунт, що, у свою чергу, може змінити рН і хімічний склад води у водоймах. Хімічні зміни в ґрунті й у воді — потен­ційні джерела можливихзмін у біосфері.

Руйнування озонового шару. Озон 03, який міститься в атмосфері, крім токсичного впливу (у підвищених його концентраціях) на живі орга­нізми, зокрема й на людину, виконує і помітну захисну функцію. Нагро­маджуючись у верхніх шарах атмосфери, він утворює озоновий шар, який захищає поверхню Землі від космічного випромінювання.

Зменшення товщини озонового шару і подальше його зникнення при­зводить до утворення так званих «озонових дір» в атмосфері, у результаті чого різко збільшується інтенсивність космічного випромінювання, що потрапляє до поверхні Землі. Природу появи і зникнення озонових дір в атмосфері ще недостатньо вивчено. Один з можливих механізмів руйнації озонового шару може визначатися його високою хімічною активністю і насамперед можливістю хімічної реакції озону 03 з монооксидом азоту NO з утворенням діоксиду азоту NO2 і кисню O2.

Зменшення озонового шару та збільшення космічного випромінюван­ня може спричинити незворотні негативні наслідки у вигляді мутації і переродження живих організмів: канцерогенні захворювання людей від підвищеної дози космічного опромінення, зниження народжуваності на­селення і погіршення врожайності сільськогосподарських культур.

Комментарии запрещены.