Содержание
Введение……………………………………………………………………………….3
Волгоградский алюминиевый завод
1. Общие сведения о предприятии………………..…………………..…………..4
Характеристика предприятия как источника загрязнения атмосферы…….4
Производство алюминия……………………………………………………………....5
Краткая характеристика существующих установок очистки………………….7
Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу….………..12
2. Влияние выбрасываемых веществ на окружающую среду………………14
3. Влияние выбрасываемых веществ на организм человека………………17
Введение.
Последние десятилетия убедили нас в том, что вторжение человека – прямое или косвенное – наносит ей не только непосредственный ущерб, но и вызывает ряд новых процессов, влияющих тем или иным образом на всю окружающую среду. Это относится к большому количеству химических реакций, протекающих в атмосфере, гидросфере, литосфере и вызванных продуктами антропогенной деятельности. Вступая в реакции, эти продукты создают условия, при которых нарушается механизм естественного саморегулирования и обновления природной среды, и вызывают возникновение неестественных для нее явлений, таких как кислотные дожди, озоновые дыры и парниковый эффект.
Таким образом, любое промышленное предприятие является источником загрязнения окружающей природной среды. Поэтому необходимо знать сущность происходящих на предприятии технологических процессов, наименования и количество выбрасываемых веществ, а так же их влияние на окружающую среду и здоровье человека для последующего их контроля.
Волгоградский алюминиевый завод.
1.
Общие сведения о предприятии.
Завод расположен на одной промплощадке, с юго-западной стороны предприятия находится пруд - испаритель, с южной стороны – пруд - отстойник. На расстоянии 6км от завода на север расположена свалка твердых отходов.
Селитебная территория по отношению к предприятию находится:
· На северо-востоке на расстоянии 400м от завода,
· На востоке на расстоянии 350м от завода,
· На юго-востоке и юге на расстоянии 400м от пруда-отстойника,
· На юго-западе на расстоянии около 2км от завода,
· На западе на расстоянии 400м от пруда испарителя,
· На северо-западе на расстоянии 1км от завода.
· С северной стороны с заводом граничат степи с полосами лесозащитных насаждений.
Характеристика предприятия как источника загрязнения атмосферы.
В настоящий момент Волгоградский алюминиевый завод имеет в своем составе:
· Цех электролиза, 6 корпусов, оснащенных электролизерами с обожженными анодами, верхним токопроводом и газоочистными установками «мокрого» типа, а также отделением флотации и регенерации криолита;
· Литейное отделение для выпуска крупногабаритных слитков и чушкового алюминия;
· Корпус по производству алюминия высокой чистоты№7
· Опытно - экспериментальный цех №8
· Цех анодной массы
· Объекты обслуживающего и складского назначения
Все перечисленные объекты являются источниками выделения загрязняющих веществ.
Производство алюминия.
Производство алюминия–сырца осуществляется путем электролиза криолит-глиноземных расплавов при температуре 958-965 ˚С. Катодом при этом является жидкий алюминий, анодом - непрерывный обожженный анод, погружаемый сверху в ванну. Процесс происходит в электролизерах, включенных последовательно в серию, ведется непрерывно. Исходным сырьем для получения алюминия являются глинозем, фтористые соли (криолит, фтористый алюминий), анодная масса. В глиноземе марок Г-00, Г-0 и Г-1, которые преимущественно используются при электролизе, содержание SiO2
составляет 0,02-0,05%, a Fe2
O3
— 0,03-0,05%. В криолите в среднем содержится 0,36-0,38% SiO2
и 0,05-0,06% Fe2
O3
, во фтористом алюминии 0,30-0,35% (SiO2
+ Fe2
O3
). В анодной массе содержится не более 0,25% SiO2
и 0,20% Fe2
O3
.
Основным процессом, происходящим на катоде, является восстановление ионов трехвалентного алюминия:
Al3+
+ 3e → Al (1)
Наряду с основным процессом возможен неполный разряд трехвалентных ионов алюминия с образованием одновалентных ионов: Al3+
+ 2e → Al+
(2) и, наконец, разряд одновалентных ионов с выделением металла: Al+
+ e → Al (3).
При определенных условиях (относительно большая концентрация ионов Na+
, высокая температура и др.) может происходить разряд ионов натрия с выделением металла: Na+
+ e → Na (4). Реакции (2) и (4) обусловливают снижение выхода алюминия по току.
На угольном аноде происходит разряд ионов кислорода: 2O2–
– 4e → O2
. Однако кислород не выделяется в свободном виде, так как он окисляет углерод анода с образованием смеси CO2
и CO.
Суммарная реакция, происходящая в электролизере, может быть представлена уравнением:
Al2
O3
+ xC ↔ 2Al + (2x–3)CO + (3–x)CO2
.
В состав электролита промышленных алюминиевых электролизеров, помимо основных компонентов — криолита, фтористого алюминия и глинозема, входят небольшие количества (в сумме до 8-9%) некоторых других солей — CaF2
, MgF2
, NaCl и LiF (добавки), которые улучшают некоторые физико-химические свойства электролита и тем самым повышают эффективность работы электролизеров. Максимальное содержание глинозема в электролите составляет обычно 6-8%, снижаясь в процессе электролиза. По мере обеднения электролита глиноземом в него вводят очередную порцию глинозема. Для нормальной работы алюминиевых электролизеров отношение NaF: AlF3
в электролите поддерживают в пределах 2,7-2,8, добавляя порции криолита и фтористого алюминия.
Алюминий-сырец из ванн выбирается вакуум ковшами и поступает на дальнейшую переработку в электролитейное отделение для производства литейных сплавов.
В процессе электролиза выделяются следующие вредные вещества: взвешенные вещества, плохо растворимые фториды, фтористый водород, диоксид серы, окись углерода, смолистые вещества.
Цех анодной массы.
Нефтяной кокс поступает на завод в саморазгружающихся вагонах и разгружается в складе закрытого типа. Прибывающие битумовозы разгружаются в пекоприемники.
Далее пек перекачивается в пекоплавители, где пек выдерживается 4-10 суток при температуре 120-140˚С и направляется на дозировку. Нефтяной кокс подается на дробление.
Дробленый кокс 0-75мм ленточным транспортером, расположенным в галерее, направляется в прокалочное отделение главного корпуса. Прокаливание осуществляется во вращающейся печи при температуре 1300˚С.
Прокаленный кокс после охлаждения в холодильнике поступает или в бункеры запаса, или в дробильно-размольное отделение, где дробится на молотковой дробилке до куска крупностью 0-13мм и расклеивается на грохотах на фракции.
Для получения тонкого помола установлены шаровые мельницы. Распределенные по сортовым бункерам фракции кокса дозируются и направляются в подогреватели порошков. Подогретая до температуры 90-100С шихта загружается в смесители анодной массы непрерывного действия, где производится перемешивание сухой части шихты со связующим каменноугольным пеком при температуре 130-150˚С. Из смесителей анодная масса выдается на ленточные конвейеры, установленные в ваннах с проточной водой, где охлаждается и транспортируется в склад готовой продукции.
От цеха анодной массы в атмосферу выбрасываются следующие вещества:
Взвешенные вещества, смолистые вещества, диоксид серы, фтористый водород и диоксид марганца. Последние два ингредиента выделяются от сварочных постов. Эффективность очистки электрофильтров составляет 99,4%.
Ремонтно-строительный участок (РСУ), ЦКРЭ, вспомогательная служба.
Источниками выделения вредных веществ являются деревообрабатывающие станки, асфальтобетонная установка, гальтовочный барабан, вагранки, станки и сварочные посты.
В атмосферу выбрасываются взвешенные вещества, диоксид серы, фтористый водород и диоксид марганца.
Цех порошковой металлургии.
Металлургический цех ВгАЗа располагается в восточной части площадки завода и состоит из нескольких производственных отделений , расположенных в отдельно стоящих зданиях.
В реконструируемой части отделения N1 устанавливается 4-ая пульверизационная система , предназначенная для получения первичных алюминиевых порошков. Пульверизационная система включает печь пульверизации с электрическим нагревом, пылеосадитель грохот и рукавные фильтры.
Подача жидкого металла осуществляется сжатым инертным газом (азотом). Полученный порошок осаждается в пылеосадителе, рассыпается на грохота, а отработанный азот через систему очистки, состоящую из циклона и рукавных фильтров направляется в систему рециркуляции.
Сброса в атмосферу не производится.
Установка фильтров для очистки газов от алюминиевой пыли размещается в отдельно стоящем здании и предназначается для очистки от алюминиевой пыли азота, поступающего в систему рециркуляции из производственных отделений. Сброс азота в атмосферу не производится, осевшая пыль выгружается в тару и сжигается в специально отведенном месте.
Участок товаров народного потребления располагается в отдельно стоящем здании и предназначен для впуска сковородок и полудрагоценных камней. Дополнительных выбросов в атмосферу не производится. В отделении №2 мельницы типа М4 заменяются мельницами МАП220/330. Мельницы устанавливаются в замкнутой пневмосепарационной системе, включающей сепаратор, цикл, газодувку, и рукавный фильтр. В атмосферу выбрасываются взвешенные вещества, хлористый водород, фтористый водород.
Цех обожженных анодов.
В состав цеха обожженных анодов входит: заготовительное отделение, прокалочное отделение, обжиговое отделение.
В качестве основного углеродистого сырья для производства анодов принят прокаленный нефтяной кокс. Цех обожженных анодов запроектирован по техническим решениям иностранных фирм с использованием импортного оборудования. Процесс производства обожженных анодов сопровождается выделением в атмосферу следующих веществ: взвешенные вещества, диоксид серы, диоксид азота, смолистые вещества, бензапирен.
К неорганизованным источникам загрязнения относятся: железнодорожный и автомобильный транспорт, градирня, пруд-испаритель, пруд-отстойник, свалка твердых отходов.
В атмосферу выбрасываются: взвешенные вещества, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, фтористый водород, соединения свинца, углеводороды.
Краткая характеристика существующих установок очистки и эффективность их работы.
Для предупреждения загрязнения атмосферного воздуха в цехе электролиза производится очистка газов колокольного газоотсоса, очищенные газы выбрасываются в атмосферу через 120 метровые дымовые трубы на 1 и 2 сериях и через 30-метровые на 3 серии. Очистка производится содовым раствором в насадочных скрубберах диаметром 9 м и оросительным устройством (1 и 2 серии) или двухсекционных аппаратах(3 серия). Эффективность работы газоочистных установок низкая, не соответствует проектным показателям, оборудование старое, необходима реконструкция газоочистных установок цеха электролиза. В цехе анодной массы почти все источники оснащены газоочистными установками. Очистка газов от холодной головки прокалочной печи производится ВС-9 (резерв ВС-12), оборудованной рукавными фильтрами ФВ-60 и циклонами ЦН-15. Аспирационный коллектор (отсос от суммирующих шнеков, шаровой мельницы, бункеров элеваторов, шнеков и грохота) обслуживают ВС-7 с очисткой в рукавных фильтрах ФВ-60 и ВС с очисткой запыленного воздуха и электрофильтрах УВП-8СК. Очистка воздуха от верхнего грохота осуществляется ВС-17 с очисткой в рукавных фильтрах ФВ-45. От шаровых мельниц – в электрофильтре УВП-8СК. КПД газоочистных установок от 88.2 до 99.1%. Без очистки отходящих газов работают смесители и склад пека. Не оборудованы газоочисткой вагранки цеха централизованного ремонта, сварочные посты и котельная ОЭЦ, АВЧ, литейное отделение.
Цех электролиза.
Основная причина модернизации Волгоградского алюминиевого завода - необходимость решения экологических проблем и улучшение рабочих условий в корпусах электролиза. Эти цели обеспечиваются за счет замены электролизеров с самообжигающимися анодами на высокоэффективные электролизеры с обожженными анодами. Процесс электролиза управляется с помощью компьютеров, электролизер закрытого типа, что обеспечит практически полное отсутствие выбросов в атмосферу корпуса.
Реконструированная 3 серия электролиза (5 и 6 корпуса), в каждом корпусе 84 электролизера на 200-215 кА с предварительно обожженными анодами , 2 серия(3 и 4 корпуса) по 69шт. в каждом корпусе.
Сырьем для электролиза алюминия является глинозем, криолит, фтористый алюминий и обожженные аноды.
В процессе электролиза выделяются фтористый водород, плохо растворимые фториды, взвешенные вещества, диоксид серы, и оксид углерода.
Установлены газоочистные установки : сухие модули (реактор рукавный фильтр) для улавливания фтористых соединений и «мокрые скрубберы»для очистки от диоксида серы. Эффективность очистки по фтористому водороду – 99.76%, по фторидам плохо растворимым - 99.3%, по взвешенным веществам - 99.3%, по диоксиду серы - 95%. Очищенные газы выбрасываются в атмосферу через свечи высотой 45м. Отделение регенерации ведет переработку сульфатных растворов в печах «КС» с получением сульфата натрия. Печи «КС» оснащены газоочистными установками, состоящими из циклонов и скрубберов с эффективностью улавливания пыли сульфата натрия – 98%.
Литейно-прокатное производство.
В восточной половине 1го и 2го корпусов размещается литейно-прокатное производство, в западной половине этих корпусов находится цех вспомогательных отделений, и цех капитального ремонта электролизеров.
Алюминий-сырец перерабатывается в товарную продукцию более высокой степени готовности.
Оборудование литейно-прокатного производства характеризуется выбросами оксидов азота, углерода, серы и сажи.
Цех обожженных анодов
Процесс производства обожженных анодов сопровождается выделением коксовой пыли, диоксида серы, оксидов азота, фтористого водорода, смолистых веществ, в т.ч. бензапирена.
Все источники загрязнения атмосферы снащены эффективными системами газоочистки:
· Печи обжига анодов оснащены «сухой» газоочисткой с эффективностью по фтористому водороду - 98%, по диоксиду серы - 95%, от смолистых веществ и бензапирена - 98%, от пыли глинозема и кокса - 99%
· Заготовительное отделение: очистка воздуха от шаровой мельницы и смесительных установок - эффективность по коксовой пыли-99.98%, очистка аспирационного воздуха от коксовой пыли с эффективностью-99.98%,вибропрессовая установка- очистка аспирационного воздуха с эффективностью по коксовой пыли - 96.7%, от смолистых веществ и бензапирена - 99.33%
· Газы от склада пека с эффективностью по коксовой пыли 99.5%, по смолистым веществам и бензапирену - 99.9%. Отходящие газы прокалочной печи содержат углеводороды, оксиды азота, оксиды серы, пыль прокаленного кокса. В котле-утилизаторе углеводороды сжигаются, очистка газов от пыли прокаленного кокса и диоксида серы осуществляется в двухступенчатой газоочистной установке: батарейный циклон БЦ-512 – полный скруббер. Общая степень очистки от пыли -96%, от диоксида серы-95%.
· Очистка воздуха от силосов свежего и вторичного глинозема установки «сухой» газоочистки печей обжига - эффективность по пыли глинозема – 99.8%
· Очистка воздуха от силоса соды, запроектированного в составе проекта котла утилизатора, с эффективностью по пыли соды 99.8%
Цех централизованного ремонта.
Цех включает стоянку автотранспорта, которая характеризуется выбросами углеводородов, оксидов углерода и диоксида азота.
Участок РТИ характеризуется выбросами дибутилфталата, пропилена, оксидов серы и углерода, а также алифатических предельных углеводородов.
От сварочных постов выбрасываются оксид железа и диоксид марганца; от заточного станка- выбросы абразивной пыли и оксида железа; при работе верстака, тисков, бормашины и газосварке выбрасываются порошок алюминия, сварочная пыль, оксид железа, диоксид марганца, диоксид азота и оксид углерода.
Механический участок
От электрической печи выбрасывается аэрозоль масла, от наждака - абразивная пыль и оксид железа.
Литейное отделение
При работе циркулярной пилы выделяется древесная пыль; при работе электрической сушильной печи - уайт спирит. Индукционная печь выбрасывает оксид железа, оксид углерода и диоксид азота, установлен рукавный фильтр с эффективностью улавливания оксида железа - 99%.
Газовые печи без очистки выбрасывают уайт спирит и кремний, от галтовочного барабана и двухстороннего наждака выделяются оксид железа и пыль Si.
В корпусе 58 от сварочного поста без очистки выбрасываются оксид железа, диоксид марганца, диоксид азота и оксид углерода.
В корпусе 51 от наждака выбрасывается без очистки пыль абразивная, от горна и газовой печи- оксид углерода, диоксид серы, диоксид азота, от сварочного поста- оксид железа и диоксид марганца.
В корпусе 56а от кабины сварочного поста выбрасывается оксид железа и диоксид марганца; от токарного станка после очистки в циклоне ЦН-15 выбрасывается пыль графитовая, оксид железа, сварочный аэрозоль, диоксид марганца, аэрозоль масла.
Цех товаров народного потребления.
От загрузочных проемов, пода газовой печи и литьевой машины выделяются загрязняющие вещества: оксид углерода, диоксид серы, оксид и диоксид азота.
От литьевой пресс - машины выбрасываются пыль графитовая, пары керосина, оксид углерода, оксид азота и диоксид серы.
Котельная.
В котельной от котлов выбрасывается зола, диоксид серы, оксид и диоксид азота, пятиокись ванадия .
Корпус 100
Зарядная станция характеризуется выбросами аэрозоля щелочи.
Корпус 82
От сварочного поста выбрасывается сварочный аэрозоль, диоксид азота, оксид углерода.
Слесарное отделение
От наждака в атмосферу выделяется пыль и оксид железа.
Ремонтно-строительный участок
Источниками выделения вредных веществ на этом участке являются станок продольный в корпусе 89, пила в корпусе 60; выбрасывается древесная пыль. Эффективность очистки от станка-95.58%, отпилы-83.17%.
Асфальтобетонный участок
Газы от смесительного барабана обеспыливаются в циклонах ЦН-15 с доулавливанием в пенном аппарате. Эффективность очистки от кремниевой пыли-94%. Кроме того, выбрасываются углеводороды нефти, оксид углерода, диоксид серы, диоксид азота.
Газовая печь выбрасывает в атмосферу оксид углерода, диоксид серы, оксид и диоксид азота; от емкости разогрева битума выделяются углеводороды нефти.
Электроцех. Корпус 54
Печь сушки, стол пропитки и камера сушки обмотки электродвигателей характеризуется выбросами уайт-спирита, пыли асбеста; от пресса аэрозоля масла; от сварочного поста выбрасываются сварочный аэрозоль и диоксид марганца, от наждака – абразивная пыль, оксид железа, водород хлористый и свинец. Очистка не предусматривается.
Электроцех. Мазутное хозяйство
От насосной, тоннелей хранилища, емкостей хранения мазута выделяются углеводороды нефти без очистки.
ТСЦ. Заправочное хозяйство
От насосной, тоннелей хранилища, емкостей хранения мазута выделяются углеводороды нефти без очистки.
Компрессорная
От оборудования, установленного в компрессорной, выбрасывается аэрозоль масла.
Тарный цех
От щелочной ванны выделяется аэрозоль щелочи; от покрасочной камеры – порошок алюминия, уайт - спирит; от помещения хранения и приготовления краски, сушильной камеры и окрасочного отделения – уайт – спирит.
Цех КПП
От сварочного поста выделяются оксид железа и диоксид марганца; от зарядных аккумуляторов – аэрозоль серной кислоты.
Корпус ТМХ
От помещения очистки и хранения масла выбрасывается аэрозоль масла; от сварочного поста – оксид железа и диоксид марганца. Очистка отсутствует.
Механические мастерские цеха электролиза
От сварочных постов выбрасывается оксид железа и диоксид марганца; от наждака абразивная пыль и оксид железа, от станочного участка выбрасывается аэрозоль масла. Все источники без очистки.
Неорганизованные выбросы
Источниками неорганизованных выбросов на заводе являются склад глинозема, силосные башни фторсолей, пруд - накопитель, пруд - отстойник, свалка твердых отходов, градирня, участок просева сметок. От перечисленных объектов выбрасывается в атмосферу пыль глинозема, растворимые фториды, фтор газообразный.
Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу
| Код |
Наименование вещества |
Использ. критерий |
Значение крит., мг/м3 |
Класс опасн. |
Выброс вещества, т/г |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
| 110 |
Ванадия пятиокись |
ПДК с/с |
0,002000 |
1 |
0,093 |
| 184 |
Свинец и его соединения |
ПДК м/р |
0,001000 |
1 |
0,0001 |
| 703 |
Бенз [а] пирен (3,4 бензапирен) |
ПДК м/р |
0,00001 |
1 |
0,0140 |
| 2931 |
Пыль асбестосодержащая |
ПДК м/р |
0,06 волокон в мл воздуха |
1 |
0,0010 |
| 101 |
Оксид алюминия (пыль глинозема) |
ПДК с/с |
0,100000 |
2 |
9547,6743 |
| 143 |
Диоксид марганца |
ПДК м/р |
0,100000 |
2 |
0,1700 |
| 301 |
Диоксид азота |
ПДК м/р |
0,085000 |
2 |
142,6598 |
| 316 |
Водород хлористый |
ПДК м/р |
0,200000 |
2 |
0,498 <
/td>
|
| 322 |
Кислота серная |
ПДК м/р |
0,300000 |
2 |
0,004 |
| 342 |
Фтористый водород |
ПДК м/р |
0,020000 |
2 |
456,21 |
| 344 |
Фториды плохо растворимые |
ПДК м/р |
0,200000 |
2 |
890,444 |
| 602 |
Бензол |
ПДК м/р |
1,500000 |
2 |
134,498 |
| 123 |
Железа оксид |
ПДК с/с |
0,040000 |
3 |
0,447 |
| 304 |
Оксид азота |
ПДК м/р |
0,400000 |
3 |
33,653 |
| 328 |
Сажа |
ПДК м/р |
0,150000 |
3 |
415,5590 |
| 330 |
Диоксид серы |
ПДК м/р |
0,500000 |
3 |
427,83 |
| 616 |
Ксилол |
ПДК м/р |
0,200000 |
3 |
782,625 |
| 621 |
Толуол |
ПДК м/р |
0,600000 |
3 |
71,201 |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
| 964 |
Пыль графитовая |
ПДК м/р |
0,500000 |
3 |
446,03 |
| 2902 |
Взвешенные вещества |
ПДК м/р |
0,500000 |
3 |
1,022 |
| 2908 |
Пыль неорганическая: 70-20% SiO2 |
ПДК м/р |
0,3 |
3 |
1,584 |
| 2980 |
Взвешенные вещества (сварочный аэрозоль) |
ПДК м/р |
0,5 |
3 |
2,007 |
| 2997 |
Зола |
ПДК м/р |
0,5 |
3 |
44,469 |
| 337 |
Углерода оксид |
ПДК м/р |
5,0 |
4 |
17323,186 |
| 708 |
Нафталин |
ПДК м/р |
0,003 |
4 |
3,328 |
| 2754 |
Углеводороды предельные С12-С19 |
ПДК м/р |
1,0 |
4 |
0,461 |
| 107 |
Хлорид бария |
ОБУВ |
0,004 |
0 |
0,53 |
| 150 |
Едкий натр (щелочь) |
ОБУВ |
0,01 |
0 |
0,49 |
| 711 |
Антрацен |
ОБУВ |
0,01 |
0 |
4,35 |
| 716 |
Фенантрен |
ОБУВ |
0,01 |
0 |
9,974 |
| 722 |
Пирен |
ОБУВ |
0,001 |
0 |
3,14 |
| 2732 |
Керосин |
ОБУВ |
1,2 |
0 |
0,012 |
| 2735 |
Аэрозоль масла |
ОБУВ |
0,05 |
0 |
0,174 |
| 2752 |
Уайт – спирит |
ОБУВ |
1,0 |
0 |
5,512 |
| 2781 |
Стеарин |
ОБУВ |
0,2 |
0 |
0,077 |
| 2936 |
Пыль древесная |
ОБУВ |
0,1 |
0 |
5,304 |
| Итого по предприятию: |
30755,2430 |
||||
Эффектом суммарного вредного воздействия обладают:
· Диоксид серы и диоксид азота
· Диоксид серы и фтористый водород
· Диоксид серы и свинец
· Диоксид серы и пятиокись ванадия
· Диоксид серы и пары серной кислоты
· Диоксид марганца и пятиокись ванадия
2.
Влияние выбрасываемых веществ на окружающую среду.
При рассмотрении влияния предприятия на окружающую среду, следует учитывать, что почти все загрязняющие вещества, которые первоначально попали в атмосферу, в конечном итоге оказываются на поверхности суши и воды. Поэтому речь идет о загрязнении не только атмосферы, но и почвы и воды.
В выбросах предприятия содержатся диоксид серы (SO2
) и оксиды азота (NOx), которые легко вступают во взаимодействие с другими компонентами атмосферы, в частности с атмосферной влагой, с образованием серной (H2
SO4
) и азотной (HNO3
) кислоты, содержание которых в значительной степени снижает кислотность выпадающих осадков:
HO•
+ SO2
→ HSO3
•
HSO3
•
+ O2
→ SO3
+ HO2
•
SO3
+ H2
O → H2
SO4
HO•
+ NO2
→ HNO3
Кислотные дожди наносят существенный урон объектам биосферы. Это касается в равной степени водных объектов, состояния почв, растительного и животного мира.
В зависимости от количества выпадающих осадков, их рН и систематичности выпадения, различной будет и степень воздействия на природные объекты.
Так при снижении рН наблюдается быстрое сокращение численности и видового разнообразия живых существ, массовая гибель рыб, теряется способность образовывать икру, а, следовательно, и способность к размножению, быстрое размножение кислотолюбивых мхов, нитчатых водорослей, которые вытесняют всю другую растительность.
Присутствующие в составе кислотных дождей SO3
2-
разрушают в значительной мере клеточные мембраны, что вызывает сбои и нарушения деятельности ряда ферментов, обеспечивающих нормальные условия существования растений. Это приводит к отмиранию целых участков листьев из-за нарушения механизма фотохимической фиксации СО2
.
В целом почвенный покров территории, прилегающей к промплощадке
алюминиевого завода, характеризуется низкой буферной способностью обезвреживать поступающие техногенные загрязняющие вещества. Воздействие кислых растворов приводит к быстрой потере почвой обменных катионов кальция и магния, к повышенной миграционной активности алюминия и некоторых тяжелых металлов, снижению скорости минерализации органического вещества. Из этого следует, что значительное увеличение аэропромвыбросов кислой природы, в частности, диоксида серы и оксидов азота, может привести к появлению процессов деградации почвенного покрова. Это проявляется в гибели полезных микроорганизмов, в том числе азотфиксирующих, усыхании и гибели деревьев и травяного покрова.
Доля тяжелых металлов в общем количестве выбрасываемой технологической пыли составляет около 20%. Здесь обнаружены такие тяжелые металлы как Ванадий (V), Свинец (Pb), Алюминий (Al), Железо (Fe).
Часть техногенных выбросов тяжелых металлов, поступающих в атмосферу в виде аэрозолей, переносится на значительное расстояние и вызывает глобальное загрязнение. Другая часть с гидрохимическим стоком попадает в бессточные водоемы, где накапливается в водах и донных отложениях и может стать источником вторичного загрязнения. Соединения тяжелых металлов сравнительно быстро распространяются по объемам водного объекта. Частично они выпадают в осадок в виде карбонатов, сульфатов, частично адсорбируются на минеральных и органических осадках. В результате содержание тяжелых металлов в отложениях постоянно растет, и когда абсорбционная способность осадков исчерпывается, и тяжелые металлы поступают в воду, возникает особо напряженная ситуация. Этому способствует повышение кислотности воды, сильное зарастание водоемов, интенсификация выделения СО2
в результате деятельности микроорганизмов.
Тяжелые металлы, поступающие на поверхность почвы, накапливаются в почвенной толще, особенно в верхних гумусовых горизонтах. Не смотря на то, что за последние 10 лет количество и концентрация выбросов тяжелых металлов не увеличивается, именно их свойство накапливаться и является причиной постоянного продолжающегося ухудшения качества почв.
Тяжелые металлы способны образовывать сложные комплексные соединения с органическим веществом почвы, поэтому в почвах с высоким содержанием гумуса они менее доступны для поглощения растениями. По сравнению с минеральными коллоидами, органическое вещество является лучшим сорбентом тяжелых металлов. Фульвокислоты образуют с металлами хелатные соединения, растворимые в широком диапазоне pH (в кислой, щелочной среде, но не в нейтральной), мигрирующие вниз по профилю. Комплексы металлов с гуминовыми кислотами малоподвижны, нерастворимы в кислой среде, что способствует накоплению тяжелых металлов в органогенном горизонте. Появляется иммобилизующий эффект органического вещества по отношению к тяжелым металлам.
Избыток влаги в почве способствует появлению тяжелых металлов в низкой степени окисления и в более растворимых формах. Анаэробные условия повышают доступность тяжелых металлов растениям.
До тех пор, пока тяжелые металлы прочно связаны с составными частями почвы и труднодоступны, их отрицательное влияние на почву и окружающую среду будет незначительным. Однако, если почвенные условия позволяют перейти тяжелым металлам в почвенный раствор, появляется прямая опасность загрязнения почв, возникает вероятность проникновения их в растения, а также в организм человека и животных, потребляющие эти растения.
Свинец отрицательно влияет на биологическую деятельность в почве, ингибирует активность ферментов уменьшением интенсивности выделения двуокиси углерода и численности микроорганизмов. Алюминий, растворимые соединения которого поглощаются корнями деревьев, вызывает алюминиевую болезнь, при которой нарушается структура тканей растений, оказывается для деревьев смертельной.
Из промышленных предприятий заводы по производству алюминия по вредоносности техногенных эмиссий составляют наиболее токсичную группу. О высокой загрязняющей способности говорят данные, что при производстве одной тонны алюминия выбрасывается 20≈40 кг фтора, обладающего наиболее высокой токсичностью для фотосинтезирующих организмов. Несмотря на высокую химическую активность фтора, его биогенная миграция чрезвычайно мала и значительно ниже, чем у других галогенов. Живое вещество в среднем содержит 5 мг/кг фтора. Рассчитанный коэффициент биофильности (отношение среднего содержания элемента в живом веществе к его среднему содержанию в литосфере) составляет 0,007.
Аккумуляция фтора зависит от наличия его подвижных соединений в окружающей среде и индивидуальных особенностей организма. В целом, естественное содержание фторидов в растениях, выросших вне зоны техногенного загрязнения, невелико. Среднее содержание его в различных органах растений колеблется от 0,1 до 5 мг/кг сухого вещества, однако может падать до значительно меньшего уровня. При проведении сравнительного анализа различных видов растений, произрастающих в зоне влияния завода и вне ее, обнаружено, что содержание фтора в органах растений может увеличиваться на три порядка. Такое высокое поглощение не может не сказаться на жизненном состоянии растительности. Видимые поражения листьев появляются при концентрации в воздухе менее 0,1 мг/м3
.
В зоне распространения выбросов алюминиевых заводов в достаточно короткие сроки (в зависимости от буферной емкости отдельных растений и биогеоценоза в целом) наблюдается уменьшение прироста растений, усыхание чувствительных видов, что является следствием нарушения комплекса физиологических процессов.
3.
Влияние выбрасываемых веществ на организм человека.
· Фтористый водород.
Фтористые соединения, поступающие с выбросами местного алюминиевого завода, особенно неблагоприятно влияют на опорно-двигательный аппарат. Наиболее тяжелые формы ортопедической патологии преобладают в районах, наиболее близко расположенных к предприятию. У 70% обследованных детей, проживающих вблизи алюминиевого завода, вследствие повышенной концентрации фтора в атмосферном воздухе и питьевой воде, отмечены специфические изменения эмали зубов. Причем у трети из них выявлены выраженные формы флюороза. Флюороз зубов - типичное заболевание, вызываемое алюминиевым производством. Флюороз приводит к размягчению костно-мышечных тканей из-за хронической фтористой интоксикации. У обследованных людей лабораторный анализ выявил снижение иммунных свойств организма. Нарушение репродуктивной функции у женщин, увеличение количества выкидышей, мертворождений и врожденных уродств у новорожденных. Все это указывает на то, что выбросы алюминиевого завода сказываются на генетическом уровне.
· Бензапирен.
Алюминиевый завод является основным источником выброса бензапирена в нашем городе. Так были обнаружены превышения ПДВ по бензапирену на источниках электролизных цехов в 1,2 – 9,8 раза, концентрация в СЗЗ составляет 4,2 – 15,1 ПДК, а концентрация в жилой зоне превышает ПДК в 2,6 – 5,1 раза.
Бензапирен является сильным канцерогеном, в частности, вызывает лейкозы – наименование разнородных клональных злокачественных (неопластических) заболеваний кроветворной системы, при которых злокачественный клон происходит из незрелых гемопоэтических клеток костного мозга, врождённые уродства. Механизм действия связан с встраивание (интеркаляцией) его молекул в молекулы ДНК.
Для бензапирена не существует пороговых концентраций — он представляет угрозу для здоровья в любом количестве.
· Тяжелые металлы.
Выбрасываемые тяжелые металлы, в частности Свинец, способны накапливаться в организме человека. Он влияет на нервную систему, что приводит к снижению интеллекта, а также вызывает изменения физической активности, координации, слуха, воздействует на сердечнососудистую систему, приводя к заболеваниям сердца. Отравление свинцом (сатурнизм) - представляет собой пример наиболее частого заболевания, обусловленного воздействием окружающей среды. В большинстве случаев речь идет о поглощении малых доз и накопление их в организме, пока его концентрация не достигнет критического уровня необходимого для токсического проявления. Свинцовое отравление может осложниться хроническим повреждением почечных канальцев и интерстициальной ткани. Характерными симптомами отравления являются бледность лица, потеря внимания, плохой сон, склонность к частой смене настроения, повышенная раздражительность, агрессивность, быстрая утомляемость, а также металлический привкус во рту. Характерны расстройства пищеварения, потеря аппетита, острые боли в животе со спазмами абдоминальных мускулов («свинцовые колики»). Обычным является изменение состава крови – от ретикулоцитоза, анизоцитоза и микроцитоза до свинцовой анемии. На более поздних стадиях наблюдаются головная боль, головокружение, потеря ориентации и проблемы со зрением. Специфическое почернение («свинцовая линия») может появиться у основания десен. Возможен паралич («свинцовые судороги»), обычно затрагивающий в первую очередь пальцы и кисти рук. У детей может быть поврежден головной мозг, что может привести к слепоте или глухоте или даже летальному исходу. Повреждения коры больших полушарий возможны и у взрослых после получения больших доз свинца.
· Оксид углерода.
Очень опасен, так как не имеет запаха и вызывает отравление и даже смерть. Признаками отравления служат головная боль, головокружение и потеря сознания. Токсическое действие оксида углерода основано на том, что он связывается с гемоглобином крови прочнее, чем кислород (при этом образуется карбоксигемоглобин), таким образом, блокируя процессы транспортировки кислорода и клеточного дыхания. При хроническом отравлении часто отмечаются тяжелые осложнения: нарушение мозгового кровообращения, субарахноидальные кровоизлияния, полиневриты, явления отека мозга, нарушение зрения, нарушение слуха.
· Диоксид серы.
В больших концентрациях сероводород действует как сильный яд нервнопаралитического действия. При его концентрации 1000 мг/м3
и выше у человека появляются судороги, может остановиться дыхание или наступить паралич сердца. Сероводород блокирует дыхательные ферменты в результате его взаимодействия с железом. Раздражающе действует на слизистую органов дыхания и глаз. Сероводород крайне ядовит: уже при концентрации 0,1% влияет на центральную нервную систему, сердечнососудистую систему, вызывает поражение печени, желудочно-кишечного тракта, эндокринного аппарата. При хроническом воздействии малых концентраций - изменение световой чувствительности глаз и электрической активности мозга, может вызывать изменения в морфологическом составе крови, ухудшение состояние сердечнососудистой и нервной систем человека.
· Оксиды азота.
Оксид азота NO и диоксид азота NO2
в атмосфере встречаются вместе, поэтому чаще всего оценивают их совместное воздействие на организм человека. Патологические эффекты проявляются в том, что NO2 делает человека более восприимчивым к патогенам, вызывающим болезни дыхательных путей. У людей, подвергшихся воздействию высоких концентраций диоксида азота, чаще наблюдаются катар верхних дыхательных путей, бронхиты, круп и воспаление легких. Кроме того, диоксид азота сам по себе может стать причиной заболеваний дыхательных путей. Попадая в организм человека, NO2 при контакте с влагой образует азотистую и азотную кислоты, которые разъедают стенки альвеол легких. При этом стенки альвеол и кровеносных капилляров становятся настолько проницаемыми, что пропускают сыворотку крови в полость легких. В этой жидкости растворяется вдыхаемый воздух, образуя пену, препятствующую дальнейшему газообмену. Возникает отек легких, который зачастую ведет к летальному исходу. Длительное воздействие оксидов азота вызывает расширение клеток в корешках бронхов (тонких разветвлениях воздушных путей альвеол), ухудшение сопротивляемости легких к бактериям, а также расширение альвеол.
Таким образом, характерные компоненты химического загрязнения окружающей среды от алюминиевого производства способствуют возникновению экологически зависимых заболеваний:
новообразования (в т. ч. злокачественные);
болезни костно-мышечной системы;
болезни кожи и подкожной клетчатки;
болезни крови;
болезни органов дыхания;
бронхиальная астма.
Список использованной литературы.
1. Проект нормативов ПДВ вредных веществ в атмосферу Волгоградским Алюминиевым заводом, том I, Волгоград - 2000 г.
2. Физико-химические процессы в техносфере Трифонов К. И., Девясилов В. А., Форум-Иннфра, М. – 2007, 240 с.
3. Сайт www.xumuk.ru
4. Научный журнал «Химия растительного сырья», Изучение сорбции фтора в листьях древесных растений, Павлов И.Н.
5. Автореферат «Оценка и управление риском для здоровья населения загрязнения атмосферного воздуха от промышленных предприятий», Вишневецкая Л. П.
6. Курс лекций по дисциплине «Физико-химические процессы в техносфере», Чичерина Г. В.
7. Википедия, http://ru.wikipedia.org.