Түтін және фотохимиялық тұман

0
154

Ауадағы реакциялардың жедел жүруіне OH — радикалының маңызы зор. Химиялық әрекеттесу сутегі атомын бөліп, кейінгі реакциялар оттегі мен азот оксидінің қатысуымен жүретіндіктен, атмосферада жүретін негізгі химиялық үдеріс — тотығу. Ал оттегінің ең көп бөлігі атмосферада, сондықтан атмосферадағы микрокомпонентті газдар реакция нәтижесінде тотығады. Газдар арасында көңіл бөлетін үдеріс — олардың еруі салда-рынан жауын тамшыларының қышқылдануы.

Азот қосылыстары ретінде биологиялық жолмен жинақталатын жануарлар зәрінде болатын мочевина гидролиз салдарынан аммиакқа (NH3) және С02 ыдырайды.

Атмосферадағы микрокомпонентті газдар гидратация реакциясына қатыса алады, нәтижесінде жауын тамшыларының қышқылдануы, яғни рН мәнінің өзгеруіне әкеледі. Көміртегі диоксиді (С02) жауын суымен еріп Н+ ионының жинақталуынан рН мәні 5,6-ға тең болады.

Күкірт диоксиді (S02) атмосферада аз жинақталғанымен суда жақсы ериді, сондықтан диссоциация тұрақтылығы жоғары болады. Ауада S02 аз мөлшерде болғанның өзінде, рН мәні 4,85-ке тең болуы мүмкін.

Бейметалдар тотығып қышқылды қосылыстардың түзілуіне әкеледі. Көміртегі қосылыстары органикалық қосылыстарға, мысалы, құмырсқа немесе сірке қышқылына дейін тотығады, немесе толығырақ тотығып Н2С03 түзеді. Күкірт қосылыстарынан күкірт қышқылы немесе кей жағдайда күкірттің органикалық қосылысы — метансульфон қышқылы (CH3S03H) түзіледі, ал азот қосылыстары HN03 дейін тотығады. Бұл қосылыстардың көбінің суда ерігіштігі жоғары, сондықтан оларды атмосферадан аластату үшін жауын тиімді.

Жауын суында болатын судың асқын тотығы (Н202) мен 03 табиғи күшті тотықтырғыштар және олар ауадағы S02 тотықтырады. Бұл жағдайда жауын суының рН мәні 3-тен төмен болуы мүмкін. Сөйтіп газ күйіндегі ластаушылар тамшыға айналады.

Су жерге түскеннен кейін қар түрінде қататын болса, еру барысында қышқыл концентрациясы жоғарылауы мүмкін. Еру барысында еріген иондар мұз бөлшектерінің сыртында жиналады, сондықтан ерте көктемде күкірт қышқылының жер бетіндегі концентрациясы 20 есеге дейін өсуі мүмкін, ал оның су организмдері мен олардың тұқымдарына зияны зор.

Ауылдық аймақтар мен индустриялық континенттердің үстіндегі ауа бөлшектерінде күкірт диоксидінің концентрациясы 1 литр ауада 5-109 м3 болады деп саналады.

Бірқатар қалаларда атмосфера тасталымдарының мөлшері соншалықты, тіпті атмосфера өздігінен тазалана алмайтын, қолайсыз ауа райында (желсіз, түтін жерге жақын температуралық инверсияда, тұманды антициклонды ауа райында) жерге жақын ауада ластану концентрациясы критикалық мөлшерге жетеді, сол кезде организмде зиянды атмосфералық тасталымға деген өткір реакция байқалады. Басқаша айтқанда, инверсиялық қабатта тұрақтаған ластаушылар атмосферада жоғары көтеріле алмайды: төменгі қабаттағы ауа жоғары қабатқа қарағанда суық, сондықтан жылы ауа суық ауаның көтерілуіне жэне таралуына кедергі болады.

Мұнда атмосфера қабатында өндірістік тасталымдардың таралуының да маңызды мәні бар, ал ол түтін ағысының биіктігіне, тасталым температурасына, қоспаның болуына, мұржаның көлденең қиюына байланысты.

Түтіннің лондондық түрі жауын-шашынды, бұлыңғыр, түманды ауа райында байқалады, ол кез күкіртті ангидрид концентрациясының өсуіне және одан да улы күкірт қышқылына айналуына мүмкіндік береді. Сонымен қатар атмосфералық тасталымдарда басқа да ингредиенттер концентрациясының өсуі күкіртті ангидридтің әсерін күшейтеді немесе оның күкірт ангидридіне айналуына каталитикалық жэрдем береді. Түтіннің адамға әсерінің жеңілі — көздің ашуы, жас ағуы, құрғақ жөтел, бас айналу, құсу; орташа белгілері — қатты қақырықты жөтел, көкіректің қысылуы, жалпы әлсіздік; ауыры — дем қысымын сезіну. Түтінді бронх астмасы, жүрек ауруы, бронхитпен ауыратындар ауыр көтереді. Түтінді күні мединциналық көмек сүраушылар мен өлім саны жоғары болады. 1952 жылы Лондонда түтінді 5 күн ішінде өлгендер саны қалыпты 5 күн аралығында орташа санынан 4000 адамға жоғары болды.

Фотохимиялық тұман бірінші рет 1950 жылдары ЛосАнжелесте, сосын Токио, Мехико және басқа қалаларда байқалады, әрі периодты түрде қайталанып отырады. Оның түзілуіне автокөліктердің тасталым газдарының рөлі бар.

Фотохимиялық тұманның түзілу тетігі мынадай: көліктен шығатын газдардағы азот тотығының молекулалары Күннің ультракүлгін сәулелері энергиясының әсерінен қозып, ауадағы оттегімен әрекеттесіп озон түзеді. Соңғысы тасталым газдардың көмірсутектерімен немесе мүнай өңдейтін өнеркәсіптің тасталымдарымен реакцияға түсіп, фотооксиданттар түзеді: олар -органикалық асқын тотықтар, бос радикалдар, альдегидтер, кетондар. Ашық, желсіз ауа райында қала көшелерінде озон мен фотооксиданттар көздің былжыр қабыршығына, жоғарғы тыныс жолдарына қатты әсер етеді, нәтижесінде қинайтын жөтел пайда болады. Атмосферада көріну мүмкіндігі төмендейді, жасыл желектердің, ғимараттардың сырты зақымдалады.

Барлық электромагниттік сәулелер спектрінен фотохимиялық тұманның түзілуіне тек тар аумақты, көрінетін, толқын ұзындығы 200-760 мм болатын УК сәулесінің ғана мәні бар. Тек осы аумақты фотондар энергиясын химиялық байланыс энергиясымен салыстыруға болады, олай болса жарық сіңірудің фотохимиялық эффекті бар. Сондықтан фотохимиялық тұман ашық күндері түзіледі.

Атмосфералық ауаның ластану проблемасы негізінен республика халқының жартысына жуығы өмір сүретін ірі қалалар мен өнеркәсіптік агломераттарға тән. Барынша ластанғандар қатарына 10 қала, оның ішінде 8 қала ауасы жоғары деңгейде ластанған қалаға жатқызылады. Өндірістің ескірген технологиялары, тиімсіз тазартқыш қүрылыстар, қолданылатын отынның төмен сапасы, қуаттың жаңғыртылатын және дәстүрлі емес көздерінің аз пайдаланылуы қалаларда ауа ластануының жоғары деңгейінің себебі болып табылады. Кәсіпорындардың 20%-дан астамының нормативтік санитарлық-қорғау аймағының болмауы себепті өндіріс орталықтары халқының басым бөлігі зиянды шығарындылардың әсері жоғары аймақта тұрып жатыр. Автомобиль санының күрт көбеюі ірі қалаларда (Алматы, Өскемен, Шымкент) көміртегі оксиді мен азот диоксиді жиналуын ұлғайтады, мұндай заттардың орташа жылдық шоғырлануы бұл қалаларда шекті мөлшерден асып түседі.

Ауа бассейнінің ластануы, сондай-ақ көмірсутегі шикізатының бұрынғы кен орындарын дамытумен және жаңа кен орындарын игерумен де байланысты, бұл атмосфераның күкірт-сутегімен, меркаптандармен ластануын ұлғайта түседі. Алауларда ілеспе газдың жағылуы қызған газдардың, күкірт пен азот оксидтерінің едәуір көлемін атмосфераға шығарумен қатар жүреді, кен орындарының төңірегінде жоғары жылу аясы қалыптасады. 1993 жылдан 2000 жылға дейін зиянды заттардың атмосфераға шығарылуы негізінен өндіріс құлдырауының есебінен 5,1 млн тоннадан 3,2 млн тоннаға дейін кеміді. Соңғы жылдары экономиканың өрлеу жағдайларының өзінде атмосфераға зиянды заттардың шығарылуын 3,2-3,4 млн т деңгейінде тұрақтандыруға міндетті мемлекеттік экологиялық сараптаманы жаппай енгізудің және қоршаған ортаны қорғау саласындағы мемлекеттік бақылау жүргізудің нәтижесінде қол жеткізілді. Мұндай тетіктерді одан әрі жетілдіру 2010 жылдан кейін қоршаған ортаны мөлшерден тыс ластайтын кәсіпорындарға қойылатын экологиялық талаптарды күшейту арқылы шығарындыларды жоспарлы түрде төмендетуге кірісуге мүмкіндік береді. Ауа бассейнінің ластануының жоғарылау қаупін болдырмау жөніндегі қажетті шаралар қоршаған ортаны қорғау жөніндегі қысқа мерзімді бағдарламаларда көзделетін болады.

Автокөліктердің зиянды тасталым мөлшерін төмендетуге мотор отынының дәстүрлі түрінің сапасын жақсарту және жаңа экологиялық «тазарақ» отын түрін қолдану арқылы жетуге болады. Бұндағы негізгі шара — автокөлік бензиніндегі улылығы жоғары антидетонатор — тетраэтилқорғасынның «ТЭҚ» мөлшерін төмендету. Қазіргі уақытқа дейін өндірілген бензиннің шамамен 75%-ы этилденген және 1 л бензинде қорғасын мөлшері 0,17-ден 0,37 г дейін. Этилденген бензин жанғанда шамамен қорғасынның жартысы тасталым газдармен атмосфераға түседі.

АҚШ, Германия, Швейцария, Жапония және басқа елдерде автомобиль бензиндерінде қорғасынның мөлшері минимумға жеткізілген (0,15 г/л төмен), ал таяуда бұл елдерде қорғасынды антидетонаторлар қолданылмайтын болады.

Қоршаған ортаның ластануын едәуір төмендету мен бензинді үнемдеуді мұнайдан алынған дәстүрлі отынды басқа баламалы отынмен, мысалы, газбен алмастыру нәтижесінде жүргізуге болады. Бұл жоспарда сұйытылған пропан-бутан газдары мен табиғи газ тәжірибелік қолданыс тапты. Эксперименталдық бағалау бойынша, газ түріндегі отынды пайдалану көміртек оксиді тасталымдарын 2-4 есеге, азот оксидтерін — 1,1-1,5 есе, көмірсутек қосындыларын 1,4-2 есеге төмендетеді.

Соңғы жылдары отын улылығы мен тасталымдардың түтіндеуін азайту мақсатында присадка қолданады. Присадка қолдану түтіндеуді 4-7 есеге дейін төмендетеді.

Адамзат ауаны аямай ластаушы, өзін экологиялық апаттың шебіне жеткізген іштен жанатын қозғалтқыштардың көмегінсіз қозғалысқа келу мүмкіндігін қарастыруда. Оның бір нұсқасы -Күн энергиясын пайдалану.

Әрине, қазіргі күн батареясымен жүретін машиналар «Вольво» және «Тойото» машиналарымен бәсекелесе алмайды, бірақ АҚШ, Жапон, Австралияда осындай жұмыстар белгілі өндірістік фирмалардың қатысуымен жүреді.

Қоғамды автомобильдендірумен қатар автокөлік құралдарының экологиялық қауіпсіздігін қамтамасыз ету бойынша ғылыми және технологиялық жұмыстар жүргізілуде. Өкінішке орай, автомобильдендіру қарқыны мен көлемі экологиялық қауіпсіздік әдістері мен құралдарын енгізуден едәуір алға кеткен. Бұл автомобиль өндірушілердің экономикалық мүддесі қоғамның экологиялық және әлеуметтік мүддесінен жоғары тұрғанын көрсетеді.

Олардың теңдесуі үгіт-насихат жұмысының нәтижесінде мүмкін болады деп есептеу аңғырттық. Ол үшін мемлекеттік-әкімшілік нормативтік сипаттағы қатаң шаралар қажет. Оларды жасау, қолдану және орындалуын бақылау барлық үкімет салаларының тікелей міндеті болу керек.

Ауа бассейнін зиянды заттармен ластау сияқты теріс антропогендік әсерден қорғау үшін мыңа шараларды қолдану қажет: 1) технологиялық үдерістерді экологияландыру; 2) газ қалдықтарының зиянды қосылыстарын болдырмау; 3) атмосферада газ қалдықтарының жинақталуын болдырмау; 4)  санитарлық-қорғау зонасын, сәулеттендіру жоспарын құру.

Ауа бассейнін ластанудан қорғаудың ең ыңғайлы шарасы -технологиялық үдерістерді экологияландырып, атмосфераға зиянды заттар түспеуін қамтамасыз ететін — оқшауланған тұйық технологиялық тізбек, қалдықсыз немеее қалдығы аз технология құру.

Технологиялық үдерістерді экологияландыру — өнеркәсіптерде үздіксіз технологиялық үдерістер құру, жергілікті орталықтан жылытатын бу қазандарын ауыстыру, жанармай мен шикізаттарды зиянды қоспалардан алдын ала тазарту, көмір мен мазутты табиғи газбен алмастыру, шаңды сумен басу, ұрғыш агрегаттар, насостарды электрмен жұмыс істеуге ауыстыру және т.б. Сол сияқты барлық жерлерде жартылай рециркуляциялау, яғни бөлінген газдарды екіншілей пайдалану қажет.

Атмосфералық ауаны автомобильден шығарылған ластаушы газдардан қорғау — «таза» транспорт түрін пайдалану. Қазіргі кезде бензиннен басқа «таза» жанармай белсенді ізделуде. Оны алмастырушы экологиялық таза газ отын, метил спирті, улылығы төмен аммиак пен тиімді отын — сутегі қарастырылуда. Карбюраторлық қозғалтқышты экологиялық тиімді — дизельдік, бу, газбен істейтіндерге алмастыру жүмыстары жалғасуда.

Конструкторлық-тәжірибе бюросы қала ішінде аккумляторы электр энергиясымен, ал сыртта кэдімгі карбюратор қозғалтқышымен жұмыс жасайтын автомобильдің сынақ модельдері жасалуда. Экологиялық талапқа сай транспорт түрі -Күн элементтерімен жұмыс істейтін автомобиль жасау жұмысы жалғасуда.

Өкінішке орай, қазіргі технологиялық үдерістерді экологияландыру дәрежесін дамыту, тұйық технологиялық цикл енгізу және тағы басқалары атмосфераға улы заттар қалдықтарын шығарудан толық құтқармайды. Сондықтан өндіріс орындарында пайдаланғаннан кейін шығарылатын газдарды аэрозольдардан (шаң, күл, күйе) және улы газ немесе бу тәріздес қоспалардан (NO, N02, S02? S03) әр түрлі тазалау әдістері қолданылады.

Қолданылған әдебиеттер: Рыскиева Г.Ә., — Алматы: Өнеркәсіп экологиясы, 2011. -262 бет.